Sanitary and chemical indicators of surface water source and drinking water on the Kola coast (on the example of Severomorsk)

Full Text

Введение

Питьевая вода используется при производстве любого вида продукции, а также непосредственно в пищу, соответствие её качества химическим показателям чрезвычайно важно [1, с 463; 2]. Нарушение химического состава воды является причиной ухудшения органолептических свойств воды, заболеваний неинфекционной природы. Нормативно-правовые акты, регулирующие контроль качества потребляемой человеком воды, не претерпели серьезных изменений за последние тридцать лет. Стоит отметить, что стандарты качества питьевой воды в Российской Федерации одни из самых жёстких в мире [3, с. 115]. Накопительный, т.е. аккумулирующий эффект химических веществ в питьевой воде способен оказать воздействие на организм человека в целом, особенно на организм ребёнка [4, с. 114]. Проблема качества питьевой воды в больших городах мира чрезвычайно актуальна. Решение комплекса вопросов по контролю над качеством питьевой воды является приоритетным в формировании эколого-биологических, экономических и социальных проблем, наиболее существенными из которых являются:

– техногенное загрязнение поверхностных источников;

– несовершенная система водоотведения и водоподготовки.

Стандартизированная качественная питьевая вода возможна при удовлетворительном состоянии сетей водоснабжения, при эффективности водоподготовки и надёжности применяемой технологии обеззараживания [5, с. 20]. Вопрос регулярного исследования вод г. Североморска и отражения результатов в научных периодических изданиях пока открыт.

Цель: оценить качество воды поверхностного источника и питьевой воды по санитарно-химическим показателям в г. Североморске.

Задачи:

– изучить материалы предприятия Филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области в ЗАТО Североморск, ЗАТО Александровск, ЗАТО Видяево, ЗАТО Заозерск»;

– провести статистическую обработку результатов качества воды водоисточника и питьевой воды по органолептическим и химическим показателям, полученным на базе лаборатории Филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области в ЗАТО Североморск»;

– исследовать частоту превышений границ ПДК загрязняющих веществ;

– показать пути решения проблемы качества питьевой воды в г. Североморске;

– дать соответствующие рекомендации населению по улучшению качества питьевой воды г. Североморска.

Общее описание источника водоснабжения г. Североморска – озера Нижне-Ваенгского

Озеро Нижне-Ваенгское входит в озерно-речную систему, образованную реками Черногубкой и Ваенгой. Наиболее крупные озера системы – оз. Средне-Ваенгское и оз. Нижне-Ваенгское.

Исток системы – район горы Лисья. Система оканчивается рекой Ваенгой, впадающей в губу Ваенга Кольского Залива. Берега озёр сильно изрезаны губами и заливами. В озёра впадают более десятка ручьев, образующих собственные водные системы. Источником питьевого водоснабжения г. Североморска, расположенного на восточном берегу Кольского залива, являются оз. Нижне-Ваенгское. Оз. Нижне-Ваенгское является водоемом 1-й категории, 1-го класса.

Материалы и методы

В работе были использованы следующие материалы ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области в ЗАТО Североморск, ЗАТО Александровск, ЗАТО Видяево, ЗАТО Заозерск»; результаты санитарно-химического анализа проб воды поверхностного источника, питьевой воды в распределительной сети г. Североморска за 2017–2018 гг. Отбор проб вод для проведения анализов на содержание химических элементов осуществляется по следующему графику:

1. Вода водоисточника (оз. Нижне-Ваенгское) – Североморск, 1 раз в месяц.
2. Вода перед поступлением в сеть. 2 точки отбора: школа № 9, Насосная 2-го подъема, 1 раз в месяц.
3. Распределительная сеть. 4 точки отбора: ул. Комсомольская, д. 27, ул. Колышкина, д. 7, ул. Приморская, д. 1, ул. Полярная, д. 11; 1 раз в месяц.

Методы отбора проб воды

Отбор проб поверхностной воды. Отбор производится батометром с глубины около 20 см от поверхности воды или кромки льда с любых удобных мостов, приспособлений в местах водоёма, где глубина его не менее полутора метров. Нельзя отбирать поверхностные воды с берега [6].

Отбор проб из накопительного резервуара (включая водонапорные башни). Пробы следует отбирать из входной и выходной труб в местах отбора, расположенных как можно ближе к накопительному резервуару. Место отбора пробы из выходной трубы должно быть выше по течению потока воды первого потребителя [7].

Отбор проб из распределительной сети. С целью проведения микробиологического, физического и химического анализов пробы воды отбирают из специально установленных кранов для данного контроля, например из пожарных гидрантов, бытовых водопроводных кранов [8].

Отбор проб при контроле обеззараживания. Пробы воды, поступающей на обеззараживание, осуществляются стерильным оборудованием (колбы, пробирки и т.п.), что исключает попадание загрязняющих веществ в проверяемую воду. Пробы берут по истечении установленной в нормативных документах продолжительности контакта воды и обеззараживающего вещества [9; 10].

Характер запаха воды определяют ощущением воспринимаемого запаха (землистый, хлорный, нефтепродуктов и др.) при 20°С и при 60°С по пятибалльной системе согласно требованиям.

Результаты и обсуждение

Оценка качества воды озера Нижне-Ваенгское по санитарно-химическим показателям за 2017–2018 гг.

В 2017–2018 гг. мониторинговая программа исследования воды озера Нижне-Ваенгское по санитарно-химическим показателям представлена в табл. 1.

 

Таблица 1 – Мониторинговая программа исследования воды озера Нижне-Ваенгское

Показатели	Частота исследований
	2017 г.	2018 г.
Запах	ежемесячно	ежемесячно
Привкус	ежемесячно	ежемесячно
pH	ежемесячно	–
Жёсткость общая	ежемесячно	–
Железо	1 раз в квартал	1 раз в квартал
Хлориды	1 раз в квартал	1 раз в квартал
Сульфаты	1 раз в квартал	1 раз в квартал
Азот аммиака	1 раз в квартал	1 раз в квартал
Нитраты	1 раз в квартал	1 раз в квартал
Нитриты	1 раз в квартал	1 раз в квартал

 

Из таблицы 2 видно, что в 2018 г. в мониторинговую программу не входили показатели pH и жёсткость общая.

Органолептические показатели воды оз. Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Анализ данных, представленных филиалом ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Мурманской области в ЗАТО Североморск, ЗАТО Александровск, ЗАТО Видяево, ЗАТО Заозерск», показал, что за 2017–2018 гг. все исследованные пробы воды на определение запаха при 20°С и 60°С соответствовали 0 баллов, что не превышает норму ПДК (не более 2 баллов). Привкус за исследуемый период также составил 0 баллов, что не превышает норму ПДК (не более 2 баллов).

Показатель pH воды озера Нижне-Ваенгское за 2017 г.

Значения водородного показателя pH в оз. Нижне-Ваенгское в 2017 г. расположились в пределах 6,51–6,58. Следовательно, вода имеет слабокислую среду. Значения pH в природных водах зависят от содержания различных форм угольной кислоты, главным образом – от гидрокарбонат-иона. Величина pH меняется в течение года, максимум приходится на май, июнь – 6,58. Это связано с тем, что в летний период в результате фотосинтеза при потреблении СО₂ водной растительностью высвобождаются ионы ОН и pH повышается.

Определение общей жёсткости воды озера Нижне-Ваенгское за 2017 г.

Показатели общей жёсткости за 2017 г. установились в пределах 0,24–0,28 (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 7 мг-экв./л), что характеризует воду как мягкую, а значит, кальций, магний и другие минералы содержатся в небольшом количестве и вода является слабоминерализованной [11, с. 7].

Определение железа общего в воде Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Концентрация общего железа за исследуемый период варьировала в пределах 0,15–0,26 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 0,3 мг/дм³). Концентрации железа подвержены сезонным колебаниям. Максимальные значения наблюдались в 2018 г. в июне – 0,26 мг/дм³, это связано со стагнацией вод в летне-зимний период. Минимальные значения в марте 2015 г. – 0,13 мг/дм³. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe(II) в Fe(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH₃).

Определение азота аммонийного в воде озера Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Содержание азота аммонийного колебалось в пределах 0,1–0,19 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 1,5 мг/дм³). Максимально обнаруживается азот аммиака в марте 2017 г., что связано с продолжающейся минерализацией органических веществ в условиях слабого потребления их фитопланктоном. Стойкого повышенного содержания ионов аммония, указывающего на ухудшение санитарного состояния водоема, не наблюдалось.

Определение нитрат-ионов в воде озера Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Нитраты практически не обнаруживались на протяжении всего года. Их значения устанавливались в пределах 0,17–0,21 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 45 мг/дм³). Минимальная концентрация нитратов в поверхностных водах отмечается летом, начинает повышаться осенью и достигает максимума зимой. Сезонные колебания концентрации нитратов происходят из-за изменения процессов потребления азотистых веществ растениями, из-за разложения органических веществ и перехода азота из неорганических форм в органические.

Определение нитрит-ионов в воде озера Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Нитриты присутствовали в воде в течение всех четырёх кварталах. Их значения располагались в пределах 0,003–0,01 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 3,3 мг/дм³). Максимальное значение показателя наблюдалось в марте. Это говорит о том, что в данный период особенно выраженно происходило окисление аммиака под влиянием микроорганизмов в процессе нитрификации, что является важным санитарным показателем ускорения процессов окисления (разложения) органических веществ, например останков или гумуса.

Определение сульфатов в воде озера Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Сульфаты на протяжении 2017–2018 гг. обнаруживались в незначительных количествах. Максимальное значение в декабре 2017 г. – 9,4 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 500 мг/дм³). Малая концентрация сульфатов говорит о замирании биологических процессов и низком растворении серосодержащих минералов. Также можно с уверенностью сказать, что вода питьевого источника не была загрязнена животными отбросами, показателем чего служат сульфаты, учитывая тот факт, что сульфат-ионы встречались во всех пробах воды. В случаях наличия превышающих ПДК концентрациях сульфат-ионы оказывают нежелательный эффект на организм человека.

Определение хлоридов в воде озера Нижне-Ваенгское за 2017–2018 гг.

Вкусовые качества воды напрямую зависят от концентрации хлорид-ионов. А именно хлориды ухудшают органолептические свойства питьевой воды, а применение её в технических целях ограничивает возможности, например, она становится непригодной для полива культурных растений и насаждений, непригодна также для выращивания промысловой рыбы в садках. При комбинации хлорид-ионов концентрации выше 250 мг/дм³ с ионами натрия концентрация логично солёный вкус становится более ощутимым. Значения хлоридов за 2017–2018 гг. установились приблизительно в одних пределах 6,3–6,8 мг/дм³, максимальное содержание наблюдалось в июне 2018 г. (норматив по СанПиН 2.1.5.980-00 – 350 мг/дм³). За данный период отобрано 120 проб воды из поверхностного водоисточника оз. Нижне-Ваенгское. Такие загрязняющие химические вещества, как нитриты, нитраты, соли аммония, сульфаты, хлориды, обнаруживаются в природной воде, но их концентрации меньше пределов ПДК [12; 13, с. 98].

По основным показателям – запах, железо, pH, жёсткость общая, хлориды, сульфаты, азот аммиака, нитраты, нитриты – вода полностью соответствует СанПин 2.1.5.980–00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

Оценка качества питьевой воды г. Североморск по санитарно-химическим показателям за 2017–2018 гг.

В 2017–2018 гг. программа исследования питьевой воды в мониторинговых точках распределительной сети осуществлялась в 4-х районах города Североморска: по ул. Комсомольская, д. 27, ул. Колышкина, д. 7, ул. Приморская, д. 1, ул. Полярная, д. 11.

В 2017–2018 гг. мониторинговая программа исследования питьевой воды г. Североморска по санитарно-химическим показателям представлена в табл. 2.

 

Таблица 2 – Мониторинговая программа исследования питьевой воды

Показатели	Частота исследований
	2017 г.	2018 г.
Запах	ежемесячно	ежемесячно
Привкус	ежемесячно	ежемесячно
Цветность	ежемесячно	–
Железо	ежемесячно	ежемесячно

 

Из таблицы 2 видно, что в 2018 г. не осуществлялось определение показателей цветности.

Определение органолептических показателей питьевой воды г. Североморска за 2017–2018 гг.

Анализ определения запаха во всех исследуемых пробах питьевой воды в 2017–2018 гг. при 20°С и 60°С составил 0 баллов, что не превышает норму ПДК (не более 2 баллов). Привкус за исследуемый период во всех пробах составил 0 баллов, что также не превышает норму ПДК (не более 2 баллов).

Значения цветности питьевой воды в 2017 г. располагались в пределах 15–30 град. (норматив по СанПиН 2.1.4.1074-01 – 20 град.) [14, с. 61]. Максимальное повышение цветности воды зафиксирована в июле на ул. Приморская – 30 град. (рис. 1). Высокие показатели цветности отмечаются в летний период, а также видна тенденция к понижению цветности воды в осенне-зимний период.

 

Рисунок 1 – Показатели цветности питьевой воды г. Североморска за 2017 г.

 

Определение железа в питьевой воде г. Североморска за 2017–2018 гг.

 

Рисунок 2 – Изменение содержания железа в питьевой воде за 2017 г.

 

Из рисунков 2 и 3 видно, что за 2017–2018 гг. содержание железа в питьевой воде за 4 квартала практически во всех пробах воды превышает нормы ПДК, наибольшее превышение наблюдается в летние месяцы. Концентрация общего железа в питьевой воде за 2017–2018 гг. колебалась в пределах 0,26–0,54 мг/дм³ (норматив по СанПиН 2.1.4.1074-01 – 0,3 мг/дм³) [15]. Максимальные значения отмечались в июне 2018 г. на ул. Приморская – 0,54 мг/дм³ и превышала границу ПДК в 1,8 раза (рис. 3).

 

Рисунок 3 – Изменение содержания железа в питьевой воде за 2018 г.

 

За данный период отобрано 192 пробы питьевой воды из централизованных источников водоснабжения, из них 54 не отвечают требованиям по санитарно-химическим показателям. При обработке результатов полученных при исследовании питьевой воды, нами был проведен анализ корреляции между цветностью и содержанием железа, в результате выявлена сильная связь между указанными показателями, следователь цветности зависит от содержания железа [16].

Пути решения проблемы качества питьевой воды в г. Североморске

Для того чтобы потребителям города осуществлялась подача питьевой воды надлежащего качества, МУП «Североморскводоканалу» необходимо выполнение следующих мероприятий по улучшению водоподготовки, очистке питьевой воды:

В 2015 г. МУП «Североморскводоканал» произвел замену станции очистки воды жидким хлором оз. Нижне-Ваенгское на очистку воды электролизом. Проведён водолазный осмотр водозаборных сооружений, были выполнены соответствующие ремонтные работы на водозаборе и заменены 3 насоса перекачки воды ВНС-1 оз. Нижне-Ваенгское, требуется ещё замена 3-х насосов.

Для улучшения качества питьевой воды в г. Североморске по районам города запланирован план капитального ремонта инженерных сетей. При употреблении воды из крана следует спускать её не мене 2–3 мин. Самым надёжным способом очистки любой воды является заморозка. Употреблять нужно 2/3 оттаявшей воды, а не растаявшую сердцевину, в которой сконцентрировались нежелательные для организма компоненты, утилизировать в водосток [17, с. 7].

Выводы

1. По основным показателям – запах, железо, pH, жёсткость общая, хлориды, сульфаты, азот аммиака, нитраты, нитриты – вода в столице Северного флота полностью соответствует СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
2. За исследуемый период наблюдались незначительные колебания в показателях, обусловленных сезонной динамикой. Максимальные значения общего железа в местах исследования фиксировались в летне-зимний период, что обусловлено стагнацией вод.
3. Минимальные значения общей жёсткости характеризуют воду поверхностного источника оз. Нижне-Ваенгское как маломинерализованную и не жёсткую. Все это проявляется в слабокислой реакции воды, которая прослеживается в значениях водородного показателя рН во всех ЗАТО.
4. Анализ данных показал, что питьевая вода во всех районах г. Североморска по цветности в 2017 г. превышает границу ПДК. Наибольшее превышение наблюдается в летний период. Это связано с тем, что в весенне-летний период в водоём с дождевыми и болотными водами поступает большое количество фульво- и гуминовых кислот, которые ведут к увеличению цветности. Также выявлена прямая зависимость цветности от показателей железа.
5. Содержание железа в питьевой воде за 2017–2018 гг. превышает границу ПДК. Максимальные повышения железа в питьевой воде в летний период можно связать со стагнацией вод, которая вызывает увеличение концентраций данного показателя. Также на повышение железа влияет износ водопроводных сетей, которые подвержены коррозии.
6. Можно сделать вывод о том, что не соответствует требованиям только концентрация железа и цветность.
7. С целью улучшения качества питьевой воды в г. Североморске необходим контроль над выполнением мероприятий по улучшению водоподготовки, очистке питьевой воды и выделение необходимых средств на выполнение плана капитального ремонта инженерных сетей.

About the authors

Ineya Igorevna Konovalova

Petrozavodsk State University

Email: trotcenko2007@yandex.ru

student of Medicine Institute

Russian Federation, Petrozavodsk

Alla Anatolyevna Trotsenko

Murmansk Arctic State University

Email: trotcenko2007@yandex.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Physical Culture, Sports and Life Safety Department

Russian Federation, Murmansk

Pavel Andreevich Khazov

Petrozavodsk State University

Author for correspondence.
Email: trotcenko2007@yandex.ru

student of Medicine Institute

Russian Federation, Petrozavodsk

References

Supplementary files