PDF-файл статьи

Научная статья

Original article

УДК 631

doi: 10.55186/2413046X_2022_7_5_283

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОДЫ ГОРОДСКОГО ВОДОЗАБОРА

SOME ISSUES OF WATER QUALITY ASSESSMENT OF URBAN WATER INTAKE

Татарникова Наталья Александровна, доктор ветеринарных наук, профессор, зав. кафедрой, Пермский ГАТУ имени акад. Д.Н. Прянишникова, E-mail: tatarnikova.n.a@yandex.ru

Кочетова Оксана Валерьевна, доктор ветеринарных наук, профессор, Пермский ФСИН, E-mail: kochetovaox@yandex.ru

Сидорова Клавдия Александровна, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой, ГАУ Северного Зауралья, E-mail: sidorova.clavdija@yandex.ru

Юрина Татьяна Александровна, кандидат биологических наук, доцент, ГАУ Северного Зауралья, E-mail: tatjana.sido2010@yandex.ru

Матвеева Анна Александровна, старший преподаватель, ГАУ Северного Зауралья, E-mail: matveevaaa@gausz.ru

Tatarnikova Natalia Alexandrovna, Doctor of Veterinary Sciences, Professor, Head of the Department, Perm State Medical University named after Academician D.N. Pryanishnikov, E-mail: tatarnikova.n.a@yandex.ru

Kochetova Oksana Valerievna, Doctor of Veterinary Sciences, Professor, Perm Federal Penitentiary Service, E-mail: kochetovaox@yandex.ru

Sidorova Claudia Alexandrovna, Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department, GAU of the Northern Trans-Urals, E-mail: sidorova.clavdija@yandex.ru

Yurina Tatiana Aleksandrovna, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, GAU of the Northern Trans-Urals, E-mail: tatjana.sido2010@yandex.ru

Matveeva Anna Aleksandrovna, senior lecturer, GAU of the Northern Trans-Urals, E-mail: matveevaaa@gausz.ru

Аннотация. Основными источниками поступления загрязняющих веществ в водоёмы являются недостаточно очищенные бытовые, промышленные сточные воды. Попадание загрязняющих веществ в природные водоемы происходит от промышленных предприятий, выбрасывающих в атмосферу высокодисперсную пыль, вредные газообразные окислы азота, углерода и др. С промышленных предприятий в поверхностные воды исследуемого региона сбрасываются порядка тысячи тонн загрязняющих веществ. Более половины стоков, поступающих в водоемы, дают четыре основные отрасли промышленности: сельское хозяйство, нефтеперерабатывающая, промышленность органического синтеза и черная металлургия (доменное и сталелитейное производства). Поэтому, проблема изучения экологического состояния поверхностных вод является одной из важнейших в Пермском регионе.

Abstract. The main sources of pollutants entering reservoirs are insufficiently treated domestic and industrial wastewater. The ingress of pollutants into natural reservoirs occurs from industrial enterprises that emit highly dispersed dust, harmful gaseous oxides of nitrogen, carbon, etc. into the atmosphere. About a thousand tons of pollutants are discharged from industrial enterprises into the surface waters of the studied region. More than half of the effluents entering the reservoirs are provided by four main industries: agriculture, oil refining, organic synthesis industry and ferrous metallurgy (blast furnace and steel production). Therefore, the problem of studying the ecological state of surface waters is one of the most important in the Perm region.

Ключевые слова: вода, качество, свойства, состав, загрязнение, безопасность, показатели, гигиенические нормы

Keywords: water, quality, properties, composition, pollution, safety, indicators, hygiene standards

Российская Федерация отличается обилием природных вод, хорошо развитой речной сетью и системой озер. Основой водных ресурсов является речной сток, образованный более 2,7 млн. рек и ручьев [3, 9].

Запасы пресных вод (поверхностных и подземных), пригодных для хозяйственно – питьевого водоснабжения, невелики. На их долю приходится около 2 % от общего объема воды Мирового океана. Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод, будет возрастать роль подземных вод как источников водоснабжения. Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод [6].

Окружающая водная среда городских территорий характеризуется значительным уровнем загрязненности, вызванным высокой антропогенной нагрузкой сбрасываемых промышленных, транспортных, бытовых и ливневых сточных вод. Это создает большие проблемы при использовании водной среды для обеспечения питьевой водой население города [1].

Цель исследования заключается в изучении качества воды в местах городского водозабора.

Материалы и методы исследования. Исследования проводились в условиях Сылвенского водозабора г. Кунгура с 2018 г. по 2020 г.

Водозабор Сылвенский находится в эксплуатации с 1973 года и работает в паводковом режиме. Обладая высокими санитарными качествами, эти воды особенно ценны для хозяйственно питьевого водоснабжения города.

Производительность водозабора: проектная – 22,0 т. м³/сут; фактическая – 21,0 т. м³/сут.

Гидрохимическая оценка качества поверхностных вод проводилась на соответствие предельно допустимым концентрациям (ПДК) содержания отдельных элементов в воде либо по отношению к фоновым значениям. ПДК установлены для питьевого, культурно-бытового и ПДК поверхностных водных объектов.

Отбор проб воды проводился со среднего горизонта с учётом требований асептики. 

Исследования проводились согласно ГОСТ Р 57164-2016 Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности, и других нормативных документов.

Органолептические свойства питьевой воды (запах, цветность и мутность) определяли на фотометре КФК-3-01, содержание металлов определяли на атомно-абсорбционном спектрометре КВАНТ-2А и с помощью системы капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ-104Т» – содержание нитратов, нитритов, сульфатов, хлоридов, фториды. Такие показатели, как хлороформ, бромоформ, дихлорметан, дибромхлорметан прорабатывались на хроматографе газовом Кристалл 5000.

Результаты исследований. Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает огромное значение. Вода – это необходимая часть всех живых существ, жизнедеятельность которых без нее невозможна. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека и для создания благоприятных условий жизни людей очень важно гигиеническое значение воды [2, 5].

Почти все крупные города России, в том числе и город Пермь используют в качестве водоисточников поверхностные водоемы, как правило, сильно загрязненные сточными водами. Существующая система очистки питьевой воды недостаточно эффективна в отношении ряда химических веществ, хлорсодержащих углеводородов, пестицидов, тяжелых металлов, а также не обеспечивает полной очистки от вирусных и паразитарных агентов [4].

К тому же, интенсивная застройка обширных городских территорий, размещение предприятий в прибрежных зонах, прокладка коммунальных сетей привели к загрязнению подземных вод [8].

Согласно санитарным нормам СанПиН 2.1.4.2496-09 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед ее поступлением в распределительную сеть, а также в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети.

Наиболее известным источником загрязнения воды являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, включающего питьевую воду, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств и т.д. [7] 

Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов.

На территории Пермского края располагаются дачные кооперативы, садовые участки, животноводческие фермы, сельское хозяйство. Основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм.

Для общей характеристики и оценки качества воды водоема, использовались материалы КГ МУП «Водоканал». Критерием качества воды служат физические, химические, гидробиологические показатели.  Водные объекты одновременно используются для различных нужд народного хозяйства, поэтому используются более жесткие нормативные требования к качеству поверхностных вод (СанПин 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»).

В ходе наблюдений значение водородного показателя составляло от 7,1 до 8,4 в 2020 году, что соответствует нейтральной и слабощелочной реакции воды. Содержание взвешенных веществ варьировало в диапазоне от 0,0 – 11,0 мг/дм³ в 2018 году, до 0 – 75,0 мг/дм³ в 2019 году. Основной пик приходится на май-июнь.

Содержание легкоокисляемых органических веществ (по БПК5) в воде водозабора за анализируемые годы практически не превышало их уровень содержания. Однако в 2018 году в мае месяце, данный показатель составил 3,5, что в 1,5 раза выше ПДК, а в 2019 в мае месяце, превышение составило +10%. Наибольший уровень превышения составил в апреле и декабре 2020 года, что составило 4,0 и 3,1 соответственно. Количество трудноокисляемых органических веществ, определяемых по ХПК, варьировало от 0 – 40 мгО₂/дм³.  Причем если в 2018 году этот показатель варьировал от 0 – 8 и не превышал нормы, то в 2019 году в ноябре он составил 40,0 мгО₂/дм³, что в 2,7 раза выше ПДК, а в 2020 году он колебался от 8 – 36 мгО₂/дм³, и в норме оказался только два месяца в году, январь – 9 мгО₂/дм³ и апрель – 8,0 мгО₂/дм³. Максимальное содержание аммоний-иона в 2018-2019 гг. находилось в допустимых пределах, максимальная величина показателя достигала 0,49 мг/дм³ в мае 2018 года и 0,34 мг/дм³ в мае 2019 года.  Стоит отметить превышение в декабре 2020 года, где данный показатель составил 1,8 мг/дм³.

Содержание нитратов и нитритов не превышало ПДК и находилось за исследуемые года в пределах нормы. Колебания содержания марганца в водах Сылвенского водозабора в 2018 году составило от 0 до 0,13 мг/дм³ в феврале и мае, при нормативе не более 0,1 мг/дм³.

По концентрации содержания марганца в 2019 году, неблагоприятный месяц был май, где содержание данного метала в водах водозабора превысило норматив в 1,9 раза, составив 0,19 мг/дм³ (рис 1).

Концентрация марганца в 2020 году варьировала в пределах от 0,0 мг/дм³. в октябре месяце до 0,048 мг/дм³ – в апреле.

Максимальные концентрации железа зафиксированы в воде: в мае 2019 года, составив 4,7 мг/дм³ (0,3 ПДК). Показатели по железу варьировали в 2019 году от 0 в апреле и июне, до 4,7 мг/дм³ в мае. Превышение ПДК по железу было в сентябре (0,54 мг/дм³), октябре (0,71 мг/дм³), ноябре и декабре по 1,07 и 0,32 мг/дм³ соответственно (рис.2).

Содержание нефтепродуктов в воде Сылвенского водозабора соответствовало установленным нормативам качества воды. Превышение нормы было отмечено в сентябре месяце в 2019 и 2020 года, составив 1,6 и 0,16 мг/дм³.

По органолептическим показателям вода питьевая холодная из распределительной сети водозабора г. Кунгур в целом соответствовали санитарным нормам. В пробах воды за октябрь 2018 г. превышение выявлено по мутности – 3,4. Понятие общая минерализация питьевой воды определяет количественный состав растворенных в воде минеральных веществ. Арифметически этот показатель вычисляется как сумма всех катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов) в воде.

Согласно гигиеническим нормам, вода считается пригодной для питья, если ее минерализация соответствует значению до 1000 мг/дм³, а в отдельных случаях – до 1500 мг/дм³. В исследуемых образцах, вода не превышает ПДК за все исследуемые года.

Превышение было выявлено по жесткости в 2018 году в январе месяце в 1,03 кратности к ПДК, а в 2019 году в декабре и феврале, составив 7,6 и 8,0 мг/дм³. На протяжении 2020 года жесткость была в 1,04 кратности к ПДК в сентябре.

Резюмируя изложенное, следует отметить, что природный химический состав воды Сылвенского водозабора не соответствует физиологическим потребностям организма в связи с низкой минерализацией и низким содержанием фторидов. В питьевой воде присутствуют загрязняющие вещества (хлороформ).

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что в 2018 году вода водоема 1 категории соответствует требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 и ГН 2.1.5.1315-03 по всем показателям, кроме (БПК5) в мае месяце, по всей вероятности, это связано с тем, что органические загрязнения попали в водоем со сточными водами или дождевыми поверхностными смывами с почвы.

В том же году в воде питьевой не соответствовали требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03 показатели: жесткость (январь), зависящая от смены сезонов года; мутность (октябрь), которая обусловлена гидроокислами алюминия, нерастворимыми карбонатными соединениями; хлороформ (июль), что связано с чрезмерным хлорированием водопроводной воды; окисляемость перманганатная (ноябрь), свидетельствующая о присутствии в составе органических веществ значительной доли железобактерий.

В 2019 г. были выявлены несоответствия по показателю БПК, а также по показателям – Fe (май, сентябрь-декабрь), Mn (май), судя по всему, железистые соединения проникают в водоносные пласты из промышленных стоков текстильных, металлургических, химических, сельскохозяйственных предприятий. В водопроводные сети железистые примеси попадают из-за износа трубопроводов, стенки которых покрываются ржавчиной из-за недостаточной водоподготовки. Нефтепродукты (сентябрь), поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами. Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также их посмертного разложения. ХПК (ноябрь) может быть связано с неэффективной работой очистных сооружений.

В 2020 году установлены несоответствия по: аммиаку (декабрь), что является показателем свежего фекального загрязнения и компонентом распада белков, БПК (апрель, декабрь), Fe (май, сентябрь-декабрь), Mn (май) нефтепродукты (сентябрь) и ХПК в течении всего года.

В случае употребления некачественной воды создается реальная опасность развития заболеваний инфекционной и незаразной этиологии. Статистика ВОЗ свидетельствует, что почти 3 млрд. населения планеты пользуются недоброкачественной питьевой водой, что способствует развитию более чем 2 тыс. болезней техногенного происхождения, из которых 80% возникают вследствие употребления питьевой воды неудовлетворительного качества. По этой причине ежегодно 25% населения мира рискуют заболеть, а приблизительно каждый десятый житель планеты болеет, почти 4 млн. детей и 18 млн. взрослых умирают. Именно поэтому чрезвычайно важен санитарно-гигиенический контроль воды, используемой для нужд населения.

Список источников

1. Матвеева А.А., Сидорова К.А., Юрина Т.А., Драгич О.А., Татарникова Н.А. Исследование состава микрофлоры ОСВ городских очистных сооружений в зависимости от сроков их хранения // Московский экономический журнал. – 2021. – № 9.
2. Рябова Н.Н., Сидорова К.А., Юрина Т.А. Некоторые вопросы качества воды // Материалы VI Международной научно-практической конференции «Стратегия развития спортивно-массовой работы со студентами». – Тюмень, 2020. – С. 144-148.
3. Санникова Н.В., Шулепова О.В., Ковалева О.В. Реабилитация водных объектов в городской среде // Сборник материалов национальной научно-практической конференции «Перспективные разработки и прорывные технологии в АПК». 2020. – С. 67-72.
4. Сидорова К.А., Козлова С.В., Череменина Н.А., Дорн Г.А., Драгич О.А. Гигиенические основы питания: учебное пособие. – Тюмень: ГАУ СЗ, 2018. – 124 с.
5. Сидорова К.А., Череменина Н.А., Белецкая Н.И., Свидерский В.И. Основы безопасности пищевой продукции. – Тюмень: ГАУ СЗ, 2020. – 281 с.
6. Сидорова К.А., Драгич О.А., Юрина Т.А., Трушик О.М., Берсенева Е.А. Анализ влияния санитарно-гигиенических условий на здоровье и работоспособность студенческой молодежи // Естественные и технические науки. – 2020. – № 11 (149). – С. 115-118.
7. Швец Н.И., Сидорова К.А., Смоленцева Е.Е., Пантелеева Е.А., Устюгова Д.А. Физиологическая роль воды и ее загрязнение // Материалы III Международной научно-практической конференции Стратегия развития спортивно-массовой работы со студентами. – 2018. – С. 425-430.
8. Юрина Т.А., Драгич О.А., Анищенко А.А. Гигиенические походы к улучшению качества воды // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие агропромышленного комплекса для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации». – 2020. – С. 567-572.
9. Sidorova K., Dragich O., Shvets N., Bukin A., Ryabova N., Klyushnikova E., Kochetova O. Ecological and physiological feature of some microelements and their concentration in vegetable products // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Сер. “International Scientific and Practical Conference “Modern Problems of Ecology, Transport and Agricultural Technologies””. – 2020. – С. 012013.

References 

1. Matveeva A.A., Sidorova K.A., Yurina T.A., Dragich O.A., Tatarnikova N.A. Study of the composition of the soil microflora of urban wastewater treatment plants depending on their storage periods // Moscow Economic Journal. – 2021. – No. 9.
2. Ryabova N.N., Sidorova K.A., Yurina T.A. Some issues of water quality // Materials of the VI International scientific and practical conference “Strategy for the development of mass sports work with students”. – Tyumen, 2020. – pp. 144-148.
3. Sannikova N.V., Shulepova O.V., Kovaleva O.V. Rehabilitation of water bodies in the urban environment // Collection of materials of the national scientific and practical conference “Promising developments and breakthrough technologies in agriculture”. 2020. – pp. 67-72.
4. Sidorova K.A., Kozlova S.V., Cheremenina N.A.., Dorn G.A., Dragich O.A. Hygienic basics of nutrition: a textbook. – Tyumen: GAU SZ, 2018. – 124 p.
5. Sidorova K.A., Cheremenina N.A., Beletskaya N.I., Svidersky V.I. Fundamentals of food safety. – Tyumen: GAU SZ, 2020. – 281 p.
6. Sidorova K.A., Dragich O.A., Yurina T.A., Trushik O.M., Berseneva E.A. Analysis of the influence of sanitary and hygienic conditions on the health and performance of students // Natural and technical Sciences. – 2020. – № 11 (149). – Pp. 115-118.
7. Shvets N.I., Sidorova K.A., Smolentseva E.E., Panteleeva E.A., Ustyugova D.A. The physiological role of water and its pollution // Materials of the III International Scientific and practical conference Strategy for the development of mass sports work with students. – 2018. – pp. 425-430.
8. Yurina T.A., Dragich O.A., Anishchenko A.A. Hygienic hikes to improve water quality // Collection of materials of the International scientific and practical conference “Innovative development of the agro-industrial complex to ensure food security of the Russian Federation”. – 2020. – pp. 567-572.
9. Sidorova K., Dragich O., Shvets N., Bukin A., Ryabova N., Klyushnikova E., Kochetova O. Ecological and physiological feature of some microelements and their concentration in vegetable products // In the collection: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Ser. “International Scientific and Practical Conference “Modern Problems of Ecology, Transport and Agricultural Technologies””. – 2020. – p. 012013.

Для цитирования: Татарникова Н.А., Кочетова О.В., Сидорова К.А., Юрина Т.А., Матвеева А.А. Некоторые вопросы оценки качества воды городского водозабора // Московский экономический журнал. 2022. № 5. URL: https://qje.su/rekreacia-i-turizm/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-5-2022-19/

© Татарникова Н.А., Кочетова О.В., Сидорова К.А., Юрина Т.А., Матвеева А.А., 2022. Московский экономический журнал, 2022, № 5.