Эпидемиологическое значение питьевой воды
Перенос с водой возбудителей инфекционных заболеваний может привести к массовым и тяжелым последствиям для здоровья населения. В первую очередь следует считаться с опасностью передачи через воду возбудителей кишечных инфекций: холеры, брюшного тифа, паратифов, дизентерии.
Водные эпидемии в прошлые века были крупными бедствиями, уносившими тысячи человеческих жизней. Холерная эпидемия в Петербурге в 1908-1909 гг. была вызвана проникновением возбудителя холеры от больного человека через канализационные стоки в реку Неву, а из нее — в городскую водопроводную сеть.
В настоящее время в мире инфекционная заболеваемость, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн случаев в год. По данным ВОЗ, ежегодно вследствие низкого качества питьевой воды погибает почти 5 млн человек.
Кроме типично кишечных инфекций (дизентерии, холеры, брюшного тифа, паратифов) доказана передача через воду также туляремии, лептоспирозов, сальмонеллезов и бруцеллеза.
Большую роль в заражении воды возбудителями туляремии могут играть водяные и серые крысы, полевые и домовые мыши. Обычно заражение небольших открытых водных источников (в том числе колодцев, криниц и т.д.) происходит через выделения или трупы этих животных.
Возбудители лептоспирозов: иктерогеморрагического лептоспироза (болезнь Васильева-Вейля), водной лихорадки – могут передаваться человеку при использовании для питья или купания водных источников, загрязненных выделениями крыс и мышей, содержащих указанных возбудителей. Установлено, что водным путем могут передаваться также микобактерии туберкулеза.
Одним из возбудителей, передаваемых в организм человека через воду, является кишечная палочка (Escherichia coli). Из многих разновидностей этой группы наиболее опасным является штамм Е. coli 0157:Н7, который может вызывать смертельно опасные заболевания. Так, в научной литературе, опубликованной в США, изложена информация о том, что в 1999 г. на ярмарке около Албани Нью-Йорка было установлено 804 случая инфицирования людей возбудителями Е. coli 0157:Н7 в связи с употреблением ими питьевой воды, загрязненной данным возбудителем. При этом 65 человек были госпитализированы, 2 умерли. В регионах Северной Америки в Валкер-тоне и Онтарио в мае 2000 г. произошли вспышки заболевания, вызванные употреблением питьевой воды, содержащей Е. coli 0157:Н7. В результате заболело не менее 2000 человек, из которых 6 умерли. Имелись также водные вспышки, вызванные Е. coli 0157:Н7, в штатах Вайоминг, Иллинойс и Вашингтон в 1997 и 1998 годах.
По данным американских авторов, клинические проявления заболевания, вызванные Е. coli 0157:Н7, начинаются после инкубационного периода в пределах двух-четырех дней, иногда до 8 дней. Заболевание проявляется болью в животе, водянистым или кровавым поносом. Выздоровление обычно наступает через пятьдесят дней. Однако у 15% инфицированных детей в возрасте до 5 лет развивается гемолитико-уремический синдром (hemolytic-uremic syndrome — HUS). Это приводит к гемолизу эритроцитов крови, нарушению функции почек, требуется проведение диализа и переливания крови. Смертность при этом синдроме достигает 3-5%, а у оставшихся в живых последствия синдрома могут проявиться значительно позже. Так, приблизительно у каждого третьего из пострадавших через много лет отмечается нарушение функции почек, у некоторых — слепота, паралич, высокое артериальное давление, апоплексический удар (припадок).
У взрослых, а особенно у пожилых людей, инфицированных Е. coli 0157:Н7, может также возникать гемолитико-уремический синдром, а также тромбоцитопеническая пурпура (thrombotic thrombocytopenic purpura (ТТР). Это состояние характеризуется разрушением эритроцитов и неврологическими нарушениями. Неврологические симптомы включают головную боль, нарушение речи и различные формы нарушения сознания. В тяжелых случаях отмечается нарушение функции почек.
Учитывая необходимость защиты от бактерий Е. coli 0157:Н7 и вирусов, Агентство Охраны Окружающей Среды (ЕРА) США разработало новые требования, предусматривающие контроль и идентификацию указанных возбудителей в природных водах, в том числе подземных и общественных системах водоснабжения.
В Соединенных Штатах Америки распространенным возбудителем, передаваемым через воду, является бактерия легионелла пневмофила (Legionella), вызывающая легионеллез (болезнь легионеров). Бактерия обитает в пресноводных водоемах. Путь передачи возбудителей в организм человека — аэрогенный. Заражение происходит обычно при вдыхании мельчайших капелек инфицированной воды во время использования распылителей кондиционеров и душевых установок. Согласно опубликованным данным, по сведениям врачей США, в этой стране легионелла является этиологическим фактором 1,5% всех расшифрованных пневмоний. Заболеваемость регистрируется в виде спорадических случаев и эпидемических вспышек. Чаще болеют мужчины.
Легионеллез — острая инфекционная болезнь, характеризующаяся развитием пневмонии, поражением центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта и почек. Инкубационный период от 2 до 10 дней. Описаны две формы легионеллеза — пневмоническая (болезнь легионеров) и острое респираторное заболевание без пневмонии (понтиакская лихорадка). Заболевание начинается остро с быстрого подъема температуры и озноба. Больные жалуются на насморк, кашель, боль в груди и мышцах, головную боль. Появляются боль в животе, рвота и частый жидкий стул. Возможны кровохарканье, носовые и желудочно-кишечные кровотечения. Поражение центральной нервной системы проявляется головокружением, нередко затемнением сознания, нарушением координации движений, галлюцинациями, бессонницей. В тяжелых случая отмечается острая почечная недостаточность. Часто болезнь может осложняться инфекционно-токсическим шоком, который может быть причиной летального исхода.
К опасным возбудителям заболеваний, предаваемых через воду, относится криптоспоридий (Cryptosporidium parvum). Согласно опубликованным данным, этот микроорганизм обнаружен в большинстве источников водоснабжения Соединенных Штатов Америки. Обычные системы очистки питьевой воды не полностью гарантируют уничтожение указанного возбудителя в связи с его высокой устойчивостью к хлору и другими причинами.
Заболевание криптоспоридиоз начинается после инкубационного периода продолжительностью от 2 до 10 дней. Клинические проявления характеризуются водянистым стулом (диарея), головной болью, спазмами и болью в животе, тошнотой, рвотой и незначительным подъемом температуры. У людей здоровых (с нормальны иммунитетом) клинические признаки обычно исчезают через 1-2 недели. Однако у лиц со значительным снижением иммунитета (больных СПИДом, принимающих химиотерапевтические препараты в связи с онкологическими заболеваниями) криптоспоридиоз может закончиться смертью. Установлено, что многие врачи не умеют распознавать криптоспоридиоз, поскольку не ознакомлены с клиническими проявлениями этого заболевания.
В 1993 г. (г. Милуоки, США) произошла самая крупная в американской истории вспышка водной эпидемии. В результате после употребления для питья «муниципальной» воды (из коммунальной водопроводной сети), содержащей криптоспоридий, заболело по официальным данным не менее 400 000 человек. При этом было зарегистрировано 54 смертельных исхода заболевания. По другим данным, количество погибших было значительно больше.
Доказана опасность передачи через воду также различных вирусов. К ним относятся возбудители вирусного гепатита А (болезнь Боткина), гастроэнтеритов, ротавирусного энтерита, полиомиелита, инфекционной желтухи и других.
Особое беспокойство вызывает способность многих вирусов, в том числе энтеровирусов (ЭВ), сохранять жизнеспособность после воздействия различных физических и химических факторов на водоочистных сооружениях.
В Украине уровень загрязнения питьевой воды энтеровирусами имеет тенденцию к росту. ЭВ были обнаружены в диапазоне от О до 50% всех исследованных проб питьевой воды в зависимости от региона страны и месяца отбора. Из всех известных 67 серотипов ЭВ, которые разделены на группы (поливирусы, Коксаки А, Кокса-ки В, ECHO и серотипы ЕВ-68-71), из питьевой воды были выделены лишь вирусы Коксаки A, ECHO и серотипы ЕВ-68-71.
Согласно опубликованным данным, поступление всего лить одной вирусной частицы в организм человека может вызвать заболевание. Для энтеровирусов характерен полиморфизм клинических проявлений в пределах от бессимптомного носительства, диареи, воспаления органов дыхания до менингитов, параличей и таких заболеваний, которые раньше не связывали с инфицированием этими вирусами, а именно сахарный диабет, кардиомиопатия, ревматические заболевания и т.д. Вирус может передаваться от матери к ребенку, что приводит к инвалидности с детства.
Установлена прямая зависимость между циркуляцией ЭВ в водных объектах и вспышками инфекционных заболеваний. В 1998 г. зарегистрирована вспышка серозных менингитов в Виноградов-ском районе Закарпатской области, когда заболело 47 человек. В анамнезе большинство пациентов отметили купание в открытых водоемах возле населенных пунктов за 10-14 дней до первых симптомов заболевания. Этиологическим фактором вспышки явились энтеровирусы группы ECHO (типы 6 и 11) и аденовирусы. Вирус ECHO-И был обнаружен у 80% пациентов. В результате проведенных исследований вирусы ECHO (типы 6 и И) выявлены в пробах сточных вод на этапах до и после очистки, а также в воде колодцев и из центрального и локального водопроводов одного из сел.
В 2000 г. произошла вспышка острых кишечных инфекций в г. Одессе, в результате которой заболело около 2000 человек. В результате эпидемиологического расследования было установлено, что 66% заболевших употребляли для питья сырую водопроводную воду. Вирусологические исследования водопроводной воды на водоочистных сооружениях и в водопроводной сети обнаружили массовое загрязнение воды вирусами. Выявлены антигены ротавируса, реовируса, аденовируса и вируса гепатита А.
В сельских населенных пунктах Криворожского бассейна Украины изучено влияние воды реки Ингулец, используемой населением для питьевого водоснабжения, хозяйственно-бытовых и рекреационных целей, на заболеваемость населения вирусным гепатитом А (ВГА). Установлена ведущая роль водного пути распространения этой инфекции в годы ее эпидемического подъема, однако в условиях формирования иммунной к ВГА прослойки населения качество воды не оказывало выраженного влияния на заболеваемость.
Водным путем могут передаваться в организм человека возбудители, относящиеся к типу Простейших (Protozoa). К классу Жгутиковые (Flagellata) этого типа относятся трихомонады и лямблии.
Кишечная трихомонада (Trichomonas hominis) является возбудителем кишечного трихомонадоза. Возбудитель распространен практически повсеместно. Заражение происходит через воду, которая загрязнена фекалиями, содержащими трихомонад.
Лямблия (Lamblia intestinalis) — возбудитель заболевания лямблиоз. Лямблии распространены практически повсеместно. Заражение происходит при проглатывании цист, попавших в питьевую воду. Воспалительные процессы возникают в органах локализации возбудителя. Лямблии могут встречаться в организме и у вполне здоровых людей (бессимптомное носительство).
К классу Саркодовые (Sarcodina) типа Простейшие относится дизентерийная амеба (Entamoeba histolytica). Возбудитель распространен практически повсеместно, но чаще в странах с жарким климатом. В кишечнике человека амеба встречается в трех формах: крупная вегетативная (тканевая, патогенная), мелкая вегетативная и цисты.
Вегетативные формы, выделяемые человеком с фекалиями, быстро погибают, но цисты стойкие к воздействию внешних факторов. Больные амебиазом и внешне здоровые носители дизентерийной амебы выделяют в сутки до 600 млн цист. Цисты могут загрязнять питьевую воду. Заражение человека возможно при употреблении питьевой воды, содержащей цисты амеб. Превращаясь в организме из цист в вегатативную форму, амебы внедряются в стенки кишечника с образованием кровоточащих язв. Для заболевания характерен жидкий кровавый стул, частота которого 3-10 раз и более в сутки. Заболевание может закончиться смертью. Распространено также цистоносительство без болезненных проявлений в организме.
К классу Инфузории (Infusoria) типа Простейшие относится Ваlantidium coli — возбудитель балантидиаза. Этот возбудитель встречается повсеместно, но преобладает в странах с жарким климатом. Заражение человека происходит при употреблении питьевой воды, содержащей цисты возбудителя. Вегетативные формы (балантидии) проникают в стенки кишечника, вызывая кровоточащие язвы и понос. В тяжелых случаях при отсутствии лечения возможен смертельный исход.
Через воду возможно проникновение в организм человека гельминтов, относящихся к различным типам и классам.
К классу Собственно круглые черви (Nematoda) типа Круглые черви (Neroathfilminthes) относятся геогельминты аскарида человеческая, власоглав человеческий, кривоголовка и некатор, которые являются паразитами только человека.
Аскарида человеческая (Ascaris lumbricoides) является возбудителем аскаридоза. Паразит распространен практически повсеместно. Заболевание возможно при употреблении воды, загрязненной яйцами аскариды. Гельминт паразитирует в тонком кишечнике, где одновременно могут находиться сотни особей. У больных аскаридозом отмечаются общая слабость, головная боль, головокружение, раздражительность, снижение работоспособности и ухудшение памяти. Аскариды могут стать причиной кишечной непроходимости, что требует хирургического вмешательства. Проникновение аскарид в желчный проток влечет за собой развитие желтухи, а в печень — абсцессов.
Власоглав человеческий (Trichocephalus trichiurus) — возбудитель трихоцефалеза. Распространение широкое, практически повсеместное. Также как при аскаридозе заболевание возникает при употреблении воды, загрязненной яйцами паразита. Отмечаются интоксикация, нервные расстройства и малокровие. Больные испытывают боль в животе. Власоглавы могут вызвать воспаление в червеобразном отростке (аппендицит).
Кривоголовка (Ancylostoma duodenale) — возбудитель анкилостомоза. Заболевание распространено преимущественно в странах с тропическим и субтропическим климатом, встречается в Средней Азии, Закавказье и т.д. В умеренном климате очаги анкилостомоза могут возникать на шахтах. Оплодотворенные яйца с фекалиями попадают во внешнюю среду, где из них выходят личинки, которые приобретают цилиндрическую форму (становятся так называемыми филяревидными). В организм человека указанные личинки могут попадать через рот с водой. Но чаще они активно внедряются в кожу. В организме человека личинки через кровеносные сосуды проникают в сердце, затем в легкие, дыхательные пути, глотку проглатываются со слюной и попадают в желудок и двенадцатиперстную кишку.
Заболевание характеризуется потерей крови и интоксикацией организма продуктами деятельности паразита. Отмечаются боли в области двенадцатиперстной кишки, расстройство пищеварения, общее недомогание, головная боль, апатия, ослабление памяти, истощение, у детей замедляется развитие. При отсутствии лечения возможен смертельный исход.
Некатор (Necator americanus) — возбудитель некатороза, который клинически не отличим от анкилостиомоза (но возбудитель меньших размеров). Распространен в тропических и субтропических широтах, преимущественно в Южной Америке и Азии.
Кровяные сосальщики, или шистосомы, — возбудители шистосомоза относятся к классу Сосальщики (Trematodes) типа Плоские черви (Plathelminthes). Шистосомы встречаются в странах с тропическим и субтропическим климатом.
Для некоторых видов шистосом окончательным хозяином является только человек, для других — наряду с человеком — различные млекопитающие. Промежуточными хозяевами возбудителя являются несколько видов пресноводного моллюска. Из яйца, попавшего в воду, выходит мирацидий, который проникает в моллюск. В его теле после двух стадий развития образуются церкарии, которые выходят из моллюска, плавают в воде и активно вбуравливаются в тело человека обычно при купании, работе в воде на рисовых полях, питье воды из рек и оросительных систем и т.д. Одежда не препятствует проникновению церкариев в организм человека.
Известны три вида трематод — возбудителей шистосомоза.
Schistosoma heamatobium — возбудитель урогенитального шистосомоза (или бильгарциоза). Распространен в АРЕ (Египет), Иране, Южной Африке, Австралии и других странах. Обизвестленные яйца этого возбудителя были обнаружены даже в египетских мумиях, что свидетельствует о древности этого паразита человека. Возбудитель паразитирует в крупных венах брюшной полости и органах мочеполовой системы. Яйца трематод, снабженные специальным шипом, разрушают стенки кровеносных сосудов, попадают в мочеточник, мочевой пузырь и с мочой выводятся во внешнюю среду.
Schistosoma mansoni — возбудитель кишечного шистосомоза (или бильгарциоза). Распространен в Африке, Индонезии, Южной Америке. Заражение происходит в результате употребления воды, загрязненной фекалиями, содержащими яйца возбудителя. Эти трематоды паразитируют в венах брыжейки и кишечника.
Schistosoma japonicum — возбудитель японского шистосомоза. Распространен в Южной Японии, Южном Китае, на Филиппинах. Паразитирует в кровеносных сосудах кишечника. Заболевание протекает тяжело и часто заканчивается смертью.
В Африке, Азии и Индии в организм человека в инвазионной стадии с питьевой водой проникает паразит, вызывая заболевание дракункулез. При купании в открытых водоемах вследствие заражения церкариями возникает дерматит.
В результате контакта кожи и слизистых оболочек с загрязненной питьевой водой могут возникать заболевания: трахома, проказа и грибковые заболевания.
Возможность передачи инфекционных заболеваний через воду (в первую очередь, кишечных инфекций) возможна только при наличии одновременно трех условий. Первое условие — возбудители должны попасть в воду источника водоснабжения. Такая возможность постоянно существует в связи с наличием инфекционных больных и носителей (бактерионосителей, вибрионосителей, вирусоносителей), а также неудовлетворительным санитарно-техническим состоянием канализационных сетей и сооружений, что является причиной аварий с загрязнением водных источников.
Второе условие — патогенные микроорганизмы должны сохранять жизнеспособность в течение длительного времени. Необходимо также учитывать, что в теплое время года различные микроорганизмы, включая возбудителей заболеваний, могут не только продолжительное время сохраняться в водоемах, но и интенсивно размножаться. Обычно это происходит в случае сброса в водоемы необеззараженных хозяйственно-бытовых сточных вод.
Продолжительность пребывания возбудителей заболеваний в водной среде зависит от многих факторов: вида возбудителя, количества микроорганизмов, попавших в воду, температуры, содержания в воде биологических субстратов (характера и степени загрязнения воды органическими веществами), уровня загрязнения воды техногенными химическими веществами, наличия в водном объекте микроорганизмов, являющихся антагонистами или сапрофитами по отношению к возбудителям. Сроки выживания возбудителей различных заболеваний в водных объектах различны (табл. 8).
Таблица 8 - Сроки выживания микроорганизмов в воде, сутки
| Виды микроорганизмов | Вода | ||
| водопроводная |
речная |
колодезная, криничная | |
| Кишечная палочка |
2-262 |
21-183 |
2-106 |
| Бактерии брюшного тифа |
2-93 |
4-183 |
1,5-107 |
| Бактерии дизентерии |
5-27 |
19-92 |
* |
| Холерный вибрион |
4-28 |
0,5-92 |
1-92 |
| Лептоспиры |
до 5 |
до 150 |
7-75 |
| Бактерии туляремии |
до 92 |
7-31 |
12-60 |
| Бруцеллы |
5-85 |
до 10 |
4-122 |
Примечание: * данные отсутствуют.
И третье условие — возбудители инфекционных заболеваний должны попасть с питьевой водой в организм человека. Это может произойти при нарушении технологии очистки и обеззараживания питьевой воды на водоочистных сооружениях или правил эксплуатации водопроводных сетей и сооружений.
Как правило, в условиях централизованного питьевого водоснабжения при эксплуатации крупных водопроводов и использовании воды, прошедшей необходимую очистку и обеззараживание, массовые вспышки заболеваний, передаваемых через воду, встречаются не часто.
В городе Алчевске Луганской области были проведены исследования по оценке за пятилетний период взаимосвязи между микробиологическими показателями питьевой водопроводной воды (процентом проб воды с отклонениями от норм ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая») и заболеваемостью детей дошкольного возраста дизентерией и гастроэнтеритом. В работе учитывались разные временные интервалы (месяцы, кварталы, полугодия и годы) и применялись различные методы статистики и анализа полученных данных: парной корреляции, ранговой корреляции, критерий X2 («хи-квадрат») К. Пирсона, критерий Стьюдента. В результате ни при одном из вариантов статистической обработки данных не было установлено достоверной взаимосвязи между микробиологическими показателями питьевой воды и заболеваемостью детей указанными кишечными инфекциями.
Исследовательская работа по оценке взаимосвязи содержания вирусного гепатита А (ВГА) в питьевой воде централизованного водоснабжения и заболеваемостью населения вирусным гепатитом А проведена в Луганской области. В каждом из 14 задействованных в данной работе городов и районов области осуществлено исследование антигена ВГА в пробах питьевой воды и учет заболеваний вирусным гепатитом А.
При анализе полученных данных было установлено, что 1-е ранговое место по удельному весу проб питьевой воды, в которых обнаружен антиген ВГА, занял город Краснодон, 2-е — Кировск, 3-е — Стаханов, 4-е — Лисичанск, 5-е — Красный Луч и т.д. В то же время, по заболеваемости вирусным гепатитом А Краснодон занял 6-е ранговое место, Кировск — 1-е, Стаханов — 11-е, Лисичанск — 12-е, Красный Луч — 2-е и т.д. Обработка полученных данных методом корреляционного анализа показала, что между заболеваемостью вирусным гепатитом А и удельным весом проб питьевой воды с обнаруженным антигеном ВГА коэффициент парной корреляции г = +0,23. Выявленная связь прямая, слабая и статистически недостоверная. Это указывает на то, что содержание антигена ВГА в питьевой водопроводной воде городов и районов Луганской области не оказывает существенного влияния на заболеваемость населения вирусным гепатитом А. В то же время не исключено, что наличие антигена ВГА в воде разводящей сети централизованного питьевого водоснабжения является потенциальной угрозой для некоторых категорий жителей с ослабленным иммунитетом.
Неудовлетворительное санитарно-техническое состояние водопроводных сетей и сооружений, нестабильность питьевого водоснабжения, подача воды по графикам, длительное отсутствие воды в водопроводных сетях в некоторых случаях может привести к бактериальному и вирусному ее загрязнению. Так, например в период с 9 июля по 20 августа 2003 года в г. Суходольске Луганской области Украины зарегистрирована вспышка вирусного гепатита А. В результате заболело 782 человека, в том числе 244 ребенка. Причиной вспышки послужило загрязнение питьевой воды возбудителем вирусного гепатита А.
Кроме возбудителей заболеваний, в питьевой воде встречаются сапрофитные микроорганизмы и различные водные организмы. Среди последних наиболее часто обнаруживаются: малощетинковые черви (Nais communis, Tubifex-tubifex и др.), плоские реснитчатые черви (Planaria), моллюски (Physaacuta), ракообразные (Cyclops finbriatus) и другие. Однако они не представляют опасности для здоровья человека. В то же время большое количество таких организмов в воде централизованного питьевого водоснабжения следует рассматривать как свидетельство недостаточной изоляции водопроводных сетей и сооружений от окружающей среды (почвы и грунтовых вод).