Sté výročí zahájení pravidelné dezinfekce pitné vody chlorem

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).

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).

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).

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