Sté výročí zahájení pravidelné dezinfekce pitné vody chlorem


One hundred years since the introduction of the regular chlorination of drinking water

The introduction of sand filters into the process of water purification, as well as the use of water from infiltration wells in the mid 19th century, are important advances in the efforts to ensure safe drinking water. Sand filtration alone was not efficient enough to clean crude river water from excessive contamination by pathogenic microbes. Acceptably safe drinking water was attained following the introduction of chlorination. One hundred years after the introduction of the chlorination of drinking water (leading on from the earlier method of sand filtration) it is estimated that this method has directly resulted in reducing the total registered mortality of inhabitants of large municipalities and industrial conglomerations by at least half between the 19th and 20th centuries. Registered infant mortality was reduced by 3/4 and childhood mortality by 2/3, aided in large part by water purification. In public health terms, the chlorination of drinking water, together with the introduction of systematic vaccination against diseases (where vaccines are available), are the most significant milestones in the past millennium in health protection, and hence effective contribution to primary prevention enhancing quality of life.

Key words:
drinking water, drinking water disinfection, chlorination, sand filtration, waterborne infectious diseases, primary prevention.


Autoři: V. Bencko
Působiště autorů: Karlova univerzita v Praze, 1. LF a VFN ;  Ústav hygieny a epidemiologie ;  Přednosta: prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc.
Vyšlo v časopise: Prakt. Lék. 2009; 89(3): 149-151
Kategorie: Historie/fejeton

Souhrn

Zavedení pískové filtrace do úpravy pitné vody, stejně jako využívání vody z infiltračních studní, představovalo v polovině 19. století zásadní pokrok snah o dosažení zdravotní bezpečnosti pitné vody. Písková filtrace sama o sobě byla dostatečně účinná v případě, že surová voda řeky nebyla nadměrně kontaminovaná patogenními mikroby. Přijatelná míra bezpečnosti pitné vody byla dosažena až po zavedení její chlorace. Jejím začátkům je věnován tento článek. Po stu letech od zavedení permanentní chlorace pitné vody po předchozí filtraci pískovými filtry se odhaduje, že tímto způsobem produkovaná pitná voda je z perspektivy veřejného zdravotnictví zodpovědná za redukci celkové mortality registrované u obyvatelstva velkých měst a průmyslových aglomerací na přelomu XIX. a XX. století o bezmála polovinu. Přispěla ke tří čtvrteční redukci tehdy registrované novorozenecké úmrtnosti a poklesu vykazované dětské mortality bezmála o 2/3. Chlorování pitné vody bylo z hlediska veřejného zdravotnictví, spolu se zavedením systematického očkování proti nemocem, u kterých je k dispozici účinná očkovací látka, nejvýznamnějším milníkem minulého tisíciletí na cestě ochrany zdraví, a tím účinným příspěvkem primární prevence k široce chápané kvalitě života lidí.

Klíčová slova:
pitná voda, dezinfekce pitné vody, chlorace, písková filtrace, infekce z vody, primární prevence.

Zavedení pískové filtrace do procesů výroby pitné vody, stejně jako využívání vody z infiltračních studní představovalo v polovině 19. století zásadní pokrok k dosažení zdravotní bezpečnosti pitné vody (1). Písková filtrace sama o sobě byla dostatečně účinná v případě, že surová voda řeky nebyla nadměrně kontaminovaná patogenními mikroby. Kabrhelův index reprezentující 1/7000 mikrobů penetrujících pískovým filtrem (10) nebyl zárukou, že některé patogenní bakterie masově přítomné ve znečištěné vodě neprojdou filtrem v množství představujícím riziko požití infekční dávky alespoň u vnímavých jedinců. Příkladem nemusí sloužit jenom níže popsaný případ z New Jersey, ale i bezpočet jiných obdobných událostí ze světa včetně Evropy.

Z těch evropských příkladů k nejznámějším patří poslední velká epidemie cholery v Hamburku, při které úmrtnost dosáhla dnes neuvěřitelných 50 % (!). Přijatelná míra bezpečnosti pitné vody byla dosažena až po zavedení její chlorace. Jejím začátkům je věnován tento článek, a není bez zajímavosti, že alespoň v USA, začátek permanentní chlorace vody byl v oboru veterinární hygieny.

V Evropě prvním místem, kde došlo k zahájení kontinuální dezinfekce pitné vody chlorováním již od roku 1902 bylo belgické přímořské město Middlekerke. Až do konce první světové války se kontinuální chlorování pitné vody v Evropě šířilo pomalu, zatím co v USA po zavedení první instalace uvedené technologie došlo k lavinovitému šíření její praktické aplikace (1).

Případ Chicago Union Stockyards (CUS)

Pověstný podnik CUS byl vybudován devíti železničními společnostmi v roce 1864 a na přelomu 19. a 20. století se stal centrem obchodu s masem v celých USA – centrálním bodem obchodu mezi jejich východem a západem. Na začátku 20. století CUS zaměstnávaly přes 25 000 dělníků, převážně imigrantů, pracujících ve dnes nepřijatelných pracovních podmínkách, literárně zpracovaných Uptonem Sinclairem v “The Jungle“ (v českém překladu “Jatka“).

Koncem léta 1908 začaly problémy s významnými ztrátami hmotnosti před porážkou ustájených zvířat. Problémem byla pitná voda pro zvířata, získávaná pískovou filtrací z blízkého potoka extrémně znečištěného odpady z jatek, který byl díky hnilobným pochodům probíhajícím ve vodě a s nimi souvisejícím zápachem nazývaný Bubly Creek. Jednalo se o přítok místní Chicago River. Voda potoka výrazně páchla po zkažených vejcích zejména v teplém ročním období. Byla po pískové filtraci „dezinfikována“ modrou skalicí, která sice řešila problém zarůstání rozvodů řasami, ale neřešila přítomnost patogenní bakteriální mikroflóry. Až nelegální přepojení vodního zásobování jatek na městský vodovod Chicaga dočasně vyřešilo problém a odstranilo nežádoucí ztráty váhy jatečního skotu.

Pouze dočasně, protože po prozrazení této “akce“ dala radnice Chicaga CSU k soudu pro kradení vody. Až zavedení dezinfekce vody po filtraci pískem přidáním chlorového vápna bylo dosaženo stavu, kdy z bakteriologického hlediska byla tato voda čistší než voda zásobující obyvatele Chicaga (!), čímž Georg Johnson pověřený CUS vyřešením uvedeného problému prokázal efektivnost navrženého řešení v reálné praxi (7, 8).

Případ Jersey City

V roce 1908 město Jersey City, ležící na západním břehu Hudson River, bylo průmyslové a železniční komunikační centrum s přibližně 200 000 obyvateli. Několik let po vybudování nového zásobovacího systému v roce 1904 bylo město v soudním sporu s Jersey City Water Supply Company (JCWSC) pro nedodržení smlouvou zaručované kvality dodávané pitné vody.

Jersey City, podobně jako jiná rychle rostoucí průmyslová města té doby, zápasilo s epidemiemi břišního tyfu, typickou infekcí z vody. V roce 1895 zde úmrtnost na břišní tyf dosáhla hodnoty 80 na 100 000, a proto město přešlo na nový zdroj pitné vody Pequanock River. Díky tomu v roce 1898 poklesla zde úmrtnost na břišní tyf na přibližně o polovinu – 40,6 na 100 000 obyvatel, co bylo sice lepší, ale ještě stále nepřijatelné.

V roce 1904 město začalo používat neupravenou, přírodní vodu z přehrady Bonton Reservoir na řece Rockway River, přibližně 23 mil (36,8 km) od města. Přívod a rozvod vody zajišťovalo ocelové a keramické potrubí. Vyšší bakteriální kontaminace vody byla zjišťována během několika málo dní v roce ve spojení s vyšším stavem vody a povodněmi.

V roce 1906 došlo k dalšímu poklesu úmrtnosti na břišní tyf opět na přibližně polovinu předchozí hodnoty – 21,4 na 100 000 obyvatel. K dalšímu zlepšení současného stavu doporučili soudní znalci vybudování filtračního zařízení, které nebylo v původním plánu, a město jej odmítlo financovat.

Další alternativou – z dnešního hlediska „ekologickou“ a navíc racionální, bylo v povodí nad stávající přehradou vybudovat v každém městě kanalizaci s čističkou odpadních vod a zajistit bezpečnou likvidaci odpadů. Toto řešení bylo ještě mnohem nákladnější a při panujících vlastnických poměrech neuskutečnitelné. Navíc poradce JCWSC Dr. John L. Leal nesouhlasil s těmito návrhy jako příliš nákladnými a ne 100% účinnými. Argumentoval tím, že větší procento bakterií, včetně B. coli, pochází ze splachů z půdy, cest ulic a hnojených polí, luk, atd. Navrhl řešení, na které dostala od soudu JCWSC dobu 90 dní.

Autor návrhu již od 90 let 19. století experimentoval s „elektrolytickými roztoky solí“. Protože tehdy ještě nebylo vyvinuto použitelné elektrolytické dávkovací zařízení, použil chlorové vápno, tedy postupoval jako Johnson v Chicagu. Dávkovací systém uvedl do provozu Georgie Warren Fuller dne 26. září 1908. Spustil systém dezinfekce vody z přehrady před vpuštěním do transportního potrubí, vedoucího vodu pro město New Jersey.

Uznání správnosti použitého řešení se autorům dostalo až v dalším roce v květnu 1909 na oficiálním výročním jednání American Water Works Association (AWWA). Není bez zajímavosti, že velkou váhu dostaly i ekonomické argumenty. Johnson informoval přítomné, že cena chlorové dezinfekce vody je 14 centů za milion galonů (4,5 tisíc m3) vody, a tedy pouhé 5,60 USD za dodávaných 40 milionů galonů (180 tisíc m3) vody denně do New Jersey (1, 6, 8, 13).

Vývoj úmrtnosti na břišní tyfus v USA v létech 1900–1960 před a po postupném zavedení kontinuální chlorace pitné vody ilustruje graf na obrázku 1 (8).

Vývoj úmrtnosti na břišní tyfus v USA v období 1900-1960, před a v průběhu zavádění kontinuální chlorace pitné vody (8).
Obr. 1. Vývoj úmrtnosti na břišní tyfus v USA v období 1900-1960, před a v průběhu zavádění kontinuální chlorace pitné vody (8).

Počátky dezinfekce pitné vody v Čechách

O možnostech dezinfekce pitné vody se u nás psalo už na počátku 20. století, i když přednost měla písková filtrace, protože v té době více jako 90 % pitné vody pocházelo z podzemních zdrojů (10,12).

K prvnímu použití permanentní dezinfekce vody v tehdejším Rakousko-Uhersku došlo u vodovodu zásobujícího Most vodou z přehradní nádrže již na počátku první světové války (14). První kontinuální chlorace pitné vody byla zavedena v polovině roku 1924 v Praze na vršovickém vodovodu na čerpací stanici v Bráníku, protože tamní jímací studny bývaly při povodních na Vltavě bakteriologicky závadné (9).

Zásadní význam pro zásobování Prahy pitnou vodou bylo vybudování káranského vodovodu z infiltračních studní zvodněných řekou Jizerou (obr. 2). K plošné chloraci pitné vody, vyráběné z povrchové vody a částečně také u podzemních zdrojů či po umělé filtraci, došlo u nás až v polovině minulého století v souvislosti se zavedením závazných hygienických limitů – mikrobiologických požadavků na kvalitu pitné vody (11, 12).

Faksimile vyhlášky propagující zdravotní nezávadnost pitné vody Káranské po vybudování káranského vodovodu zásobujícího Prahu od roku 1912.
Obr. 2. Faksimile vyhlášky propagující zdravotní nezávadnost pitné vody Káranské po vybudování káranského vodovodu zásobujícího Prahu od roku 1912.

Vývoj nemocnosti a úmrtnosti na břišní tyfus v Praze v období 1886–1955 před a po vybudování kanalizace, vybudování káranského vodovodu a po zavedení kontinuální chlorace pitné vody v podolské vodárně názorně ilustruje graf na obr. 3 (12).

Vývoj nemocnosti a úmrtnosti na břišní tyfus v Praze v období 1886-1955 před a po vybudování kanalizace, vybudování vodovodu Kárané a zavedení kontinuální chlorace pitné vody ve vodárně v Podolí (12).
Obr. 3. Vývoj nemocnosti a úmrtnosti na břišní tyfus v Praze v období 1886-1955 před a po vybudování kanalizace, vybudování vodovodu Kárané a zavedení kontinuální chlorace pitné vody ve vodárně v Podolí (12).

Diskuse

Po sto letech od zavedení permanentní chlorace pitné vody po předchozí filtraci pískovými filtry spolu se simultánním vybudováním příslušné kanalizace se odhaduje, že tímto způsobem produkovaná pitná voda a simultánní odstraňování vody odpadní bylo z perspektivy veřejného zdravotnictví zodpovědné za redukci celkové mortality registrované u obyvatelstva velkých měst a průmyslových aglomerací na přelomu 19. a 20. století o bezmála polovinu, snížení o 3/4 tehdy registrované novorozenecké úmrtnosti a pokles vykazované dětské mortality bezmála ze 2/3 (1, 8, 17).

Zatímco produkce bezpečné pitné vody je běžnou praxí v průmyslově vyvinutých krajinách, dosud přibližně 1,2 miliardy lidí rozvojového světa nemá přístup k pitné vodě vyhovující zdravotním požadavkům. Přitom je nutno zmínit skutečnost, že nejčastějšími oběťmi střevních infekcí šířených vodou jsou především děti (6, 13, 17).

Přístup ke zdravotně nezávadné pitné vodě nejen redukuje výskyt nemocí, ale má řadu příznivých ekonomických aspektů pro příslušné komunity. Podle zpráv Světové zdravotnické organizace celkové investice do produkce bezpečné pitné vody přinášejí přímý i nepřímý užitek, který mnohonásobně převyšuje tyto investice a významným způsobem přispívá také ke zvýšení široce chápané kvalitě života lidí (5, 17 ). V případě, že v příslušné komunitě není vyřešeno centrální zásobování pitnou vodou, jsou k dispozici jednoduché, finančně nepříliš nákladné technologie, které zajišťují jednotlivým domácnostem bezpečnou vodu z individuálních zdrojů, obvykle studní, při použití nejčastěji opět chlorových preparátů.

Každá mince má však dvě strany. Odvrácenou stranou této mince v uvedeném kontextu se již déle než tři desetiletí zabývají studie, zaměřené na potenciální nepříznivé zdravotní působení chlorovaných organických látek, přítomných ve spotřebitelům distribuované pitné vodě (2–5, 16). Smyslem chlorace vody po její pískové filtraci je, aby během transportu případně kontaminovaná voda byla po opuštění nejvzdálenějšího vodovodního kohoutku ještě bezpečná. I tato technologie přípravy zdravotně bezpečné pitné vody má svá úskalí a vedla po desítky let trvajícím intenzivním hledaní různých alternativ k nové koncepci hygienického zabezpečení pitné vody (11, 15). To už však není historie, ale „žhavá současnost“, která není předmětem tohoto krátkého sdělení.

Závěr

Chlorování pitné vody po její pískové filtraci při použití vhodného zdroje, spolu se souběžně vybudovanou kanalizací, představovalo z hlediska veřejného zdravotnictví, stejně jako zavedení systematického očkování proti nemocem, u kterých je k dispozici účinná očkovací látka, nejvýznamnější milníky minulého tisíciletí na cestě ochrany zdraví, a tím účinným příspěvkem primární prevence k široce chápané kvalitě života lidí.

Poděkování

Je milou povinností autora poděkovat MUDr Tomášovi Konečnému, t.č. působícímu na Mayo Clinic (Rochester/Minessota) USA za poskytnutí literárních pramenů popisujících začátky chlorace pitné vody v USA a panu Jaroslavovi Benešovi, za laskavé zpřístupnění archivu Muzea pražského vodárenství v Podolské vodárně a poskytnutí dokumentace ilustrující tento článek. Za cenné připomínky děkuji také recenzentovi sdělení MUDr. Františku Kožíškovi, CSc. Tato publikace byla zpracována v rámci aktivit ve prospěch projektu WaterRisk MŠMT ČR, 2B06039.

Prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc.

Ústav hygieny a epidemiologie 1.LF UK+VFN

Studničkova 7

128 00 Praha 2 - Albertov

E-mail: vladimir.bencko@lf1.cuni.cz


Zdroje

1. Baker, M.N. The quest for pure water: the history of water purification from the earliest records to the Twenties Century. New York: American Water Works Associations, Inc., 1948. 2nd Ed. In facsimile 1981; vol.I, p. 336

2. Bellar, T.A., Lichtenberg, J.J., Kroner, R.C. The occurrence of organohalides in chlorinated drinking waters. JAWWA, 1974, 66, p. 703-707.

3. Bencko, V., Sojková, N. Zdravotní rizika z vody a odpadů. V: Hygiena. Bencko, V. a kol. Praha: Karolinum, 2002, s. 62-68.

4. Bencko, V. Does surface water treatment need special measures in the Czech Republic? In: Dura, G. et al.: Management of intentional and accidental water pollution. Dordrecht: Springer Netherlands 2006, p. 151-165.

5. Bencko, V. Prostředí, zdraví, primární prevence a kvalita života. Prakt. lék. 2008, 88, 5, s. 253-254.

6. Editorial A public health giant step: chlorination of drinking water. Water and Health Newsletter 2008, p.1-7. Dostupné na http://www.waterandhealth.org/drinkingwater/chlorination_history.html.

7. Chicago Historical Society. Slaughterhouse to the world [on line]. Dostupné na http://www. chicagohs.org/history/stock.html.

8. Christian, K. The History of Chlorine [on line]. Dostupné na http://www.waterandhealth. org/drinkingwater/history.html.

9. Jásek, J. Sto let vršovické vodárny. SOVAK, 16, 2007, 10, s. 16-17.

10. Kabrhel, G. Hygiena vody. Praha: Nákladem Mladé generace lékařů, 1927.

11. Kožíšek, F. Proměna pojmu “hygienické zabezpečení pitné vody “ během posledních 100 let. Vodní hospodářství 6, 2008, s. 194-198.

12. Kredba, M. Hygiena hospodaření s vodami. Praha: SZdN, 1958.

13. Mc Guire, M. Eight revolutions in the history of U.S. drinking water disinfection. JAWWA, 2006, 98(3), p. 123-149.

14. Ott, J., Marquart, E. Die Wasserversorgung der königlichen Stadt Brüks in Bömen. Wien, Verlag der Waldheim-Eberle A.G.,Leipzig, Otto Klem, 1918, s. 57-58.

15. Payment, P. Poor efficacy of residual chlorine desinfectant in drinking water systems to inactivate waterborne pathogens in distribution systems. Can. J. Microbiol. 1999, 45, p. 709-715.

16. Rook, J.J. Formation of haloforms during chlorination of natural waters. J. Water Treatment Exam. 23, 1974, p. 234-243.

17. WHO Guidelines for Drinking Water Quality.1st Edition, Geneva: WHO, 1984.

Štítky
Praktické lékařství pro děti a dorost Praktické lékařství pro dospělé

Článek vyšel v časopise

Praktický lékař

Číslo 3

2009 Číslo 3

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Příběh jedlé sody
nový kurz
Autoři: MUDr. Ladislav Korábek, CSc., MBA

Krvácení v důsledku portální hypertenze při jaterní cirhóze – od pohledu záchranné služby až po závěrečný hepato-gastroenterologický pohled
Autoři: PhDr. Petr Jaššo, MBA, MUDr. Hynek Fiala, Ph.D., prof. MUDr. Radan Brůha, CSc., MUDr. Tomáš Fejfar, Ph.D., MUDr. David Astapenko, Ph.D., prof. MUDr. Vladimír Černý, Ph.D.

Rozšíření možností lokální terapie atopické dermatitidy v ordinaci praktického lékaře či alergologa
Autoři: MUDr. Nina Benáková, Ph.D.

Léčba bolesti v ordinaci praktického lékaře
Autoři: MUDr. PhDr. Zdeňka Nováková, Ph.D.

Revmatoidní artritida: včas a k cíli
Autoři: MUDr. Heřman Mann

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se