В неблагоприятном положении оказались малые населенные пункты, использующие поверхностные водоемы. Именно они в первую очередь подвергаются интенсивному антропогенному воздействию со стороны промышленных агломераций и объектов сельского хозяйства [3].
Известно, что подземные воды по сравнению с открытыми водоемами наиболее надежны с санитарной точки зрения [2]. В то же время в случае нарушения гигиенических требований при организации водоснабжения и они могут стать источником эпидемиологической опасности. При этом природная защищенность подземных источников не всегда гарантирует сохранение необходимого качества воды [4].
Кроме санитарного состояния водоисточников важным фактором, влияющим на условия водопользования населения, являются условия транспортировки воды. Высокая степень изношенности магистральных водоводов и разводящей сети, достигающая 80-100 %, в последние годы приобретает особую роль в ухудшении потребительских качеств водопроводной воды [5].
Одним из перспективных направлений обеспечения сел доброкачественной водой населения является максимальное приближение систем очистки и обеззараживания воды к потребителям. С 2008 года в Саратовской области осуществляется внедрение в социально-значимые учреждения локальных установок для очистки питьевой воды. В настоящее время в детских дошкольных и школьных учреждениях области эксплуатируется более 450 компактных водоочистных установок.
Материал и методы исследования
В исследовании было отобрано 200 проб воды из различных поверхностных, подземных водоемов и разводящей системы водоснабжения Саратовской области и проведено 3000 определений содержания химических веществ. Сухой остаток в воде определяли по ГОСТ 18164-72. Водородный показатель определяли электрометрическим методом. Щелочность определяли титрованием воды раствором сильной кислоты электрометрическим методом. Определение общей жесткости воды проводили по ГОСТ 4151-72 титрованием пробы трилоном Б при рН 10 в присутствии индикатора. Содержание хлоридов устанавливали по ГОСТ 4245-72 титрованием азотнокислым серебром. Сульфаты оценивали по ГОСТ 4389-72 турбидиметрическим методом. Аммиак оценивали по ГОСТ 4192-48 путем сравнения интенсивности окраски исследуемой воды с эталоном при добавлении в исследуемую воду, содержащую аммиак, реактив Несслера. Определение содержания нитратов в воде проводили по ГОСТ 18826-73 колориметрическим методом с салициловокислым натрием путем построения калибровочного графика. Перманганатную окисляемость определяли методом Кубеля. Содержание общего железа оценивали по ГОСТ 4011-72 колориметрическим методом с роданидом путем сравнения интенсивности окрасок воды и стандартного раствора.
Определение количественного содержания химических микроэлементов проводилось в ФГУН «Саратовский НИИ Сельской гигиены» Роспотребнадзора в соответствии с общепринятыми в гигиенической практике санитарно-химическими методами. Полученные результаты были подвергнуты вариационному анализу с вычислением средней арифметической и ее ошибки. Различия средних величин оценивали с помощью параметрического t-критерия Стьюдента. При оценке различий показателей между группами взят порог доверительной вероятности не менее 0,95 с уровнем значимости p не более 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Гигиенические исследования эффективности работы локальных установок осуществлялись в различных по условиям водопользования районах Саратовской области: правобережном Саратовском (преимущественное использованием подземных вод) и левобережном Федоровском (преимущественное использование поверхностных вод). В качестве исходной воды использовалась вода из подземных и поверхностных источников водоснабжения. Отбор проб проводился в местах водозаборов, из разводящей сети до и после очистки на локальных установках. Санитарно-гигиеническое обследование водоисточников, а также отбор проб и анализ качества воды осуществлялись в соответствии с действующими нормативно-методическими документами.
Анализ состояния водоснабжения в Саратовском районе позволил установить, что из 74 сельских поселений только семь снабжаются водой из поверхностных водоемов, в шести селах используются родники, в остальных имеются водопроводы из артезианских скважин. Более половины водопроводов эксплуатируются с нарушением санитарных требований: отсутствуют зоны санитарной охраны, скважины не очищаются, не дезинфицируются и т.д.
В селах Ново-Вольновка, Красный Октябрь, Клещевка, Усть-Курдюм, Тарханы, Сабуровка, Вязовка Саратовского района, использующих воду открытых водоемов без очистки, ее качество характеризуется неудовлетворительными органолептическими и санитарно-химическими показателями. Основными источниками загрязнения водоемов являются сточные воды с селитебных территорий, полей орошения, животноводческих комплексов, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции.
Исходная вода из артезианских скважин в селах Александровка, Михайловка, Рыбушка, Константиновка характеризовалась повышенным содержанием железа (до 1,5 мг/л), что, в свою очередь, отразилось на ухудшении органолептических показателей качества воды. Вода обладала металлическим привкусом и имела повышенную величину цветности, что приводило к многочисленным жалобам потребителей.
В подавляющем большинстве сел (25 из 29 сельских поселений) левобережного Федоровского района водоснабжение, осуществляется из открытых водоисточников - малых рек Еруслан, Б. Караман, М. Узень, а также прудов и водохранилищ. В 80 % сел в водопроводной воде отмечается значительное бактериальное загрязнение.
Анализ качества воды источников водоснабжения в Саратовском и Федоровском районах показал, что до 80 % проб не отвечают гигиеническим требованиям по сани- тарно-бактериологическим, химическим и органолептическим показателям (села Первомайское, Ивановка, Долина, Еруслан и др.). При этом вода поверхностных водоисточников характеризовалась значительным загрязнением органическими веществами, которое выражалось в повышенных величинах окисляемости, содержания аммиака, ПАВ и нефтепродуктов. Высокие концентрации аммиака (до 3,85 мг/дм3 у села Калуга на реке Большой Караман) при незначительных величинах нитритов и нитратов свидетельствовали о свежем загрязнении водоемов. В то же время вода подземных водоисточников была, как правило, более минерализованной, отличалась повышенной жесткостью, содержанием железа, сульфатов и хлоридов (табл. 1). Так, например, минерализация воды из артезианской скважины в селе Долина Федоровского района в летний период 2010 года достигала 1656,8 мг/дм3, а величина жесткости - 15,3 °Ж.
В связи с неудовлетворительным состоянием качества воды источников водоснабжения, а также дальнейшим ухудшением ее санитарных показателей в процессе транспортировки по устаревшим водоводам возникла острая необходимость ее очистки и обеззараживания непосредственно у потребителей, в первую очередь в учреждениях социальной значимости.
Таблица 1. Характеристика качества воды в источниках водоснабжения Саратовской области (средние величины)
|
Показатели |
Поверхностные источники (M ± m) |
Подземные источники (M ± m) |
|
Образцы воды (n = 10) |
||
|
Запах, баллы |
2,6 ± 0,4 |
1,3 ± 0,3 |
|
Привкус, баллы |
2,5 ± 0,2 |
0,6 ± 0,2 |
|
Цветность, град |
25 ± 1,4 |
35,3 ± 1,9 |
|
Мутность, мг/дм3 |
3,2 ± 0,6 |
1,1 ± 0,2 |
|
рН |
7,4 ± 0,02 |
7,9 ± 0,1 |
|
Аммиак, мг/дм3 |
2,1 ± 0,5 |
0,4 ± 0,1 |
|
Нитриты, мг/дм3 |
0,05 ± 0,009 |
0,01 ± 0,001 |
|
Нитраты, мг/дм3 |
1,0 ± 0,2 |
13,3 ± 1,3 |
|
Жесткость, 0Ж |
4,1 ± 0,5 |
8,7 ± 1,3 |
|
Хлориды, мг/дм3 |
46,7 ± 1,3 |
218,7 ± 1,4 |
|
Сульфаты, мг/дм3 |
32,7 ± 1,4 |
253,3 ± 1,9 |
|
Сухой остаток, мг/дм3 |
97,4 ± 1,8 |
981,1 ± 1,4 |
|
Окисляемость перм., мг/дм3 |
5,6 ± 1,0 |
2,5 ± 0,2 |
|
Железо, мг/л |
0,1 ± 0,03 |
0,7 ± 0,1 |
|
Нефтепродукты, мг/дм3 |
0,1 ± 0,05 |
0,03 ± 0,006 |
В Саратовской области наиболее широкое распространение получили локальные водоочистные установки «Радуга-М» и «Лисскон» производительностью от 200 до 5000 л/ч. Оба типа установок способны работать при использовании воды, как из поверхностных, так и из подземных источников.
Обработка питьевой воды на локальных установках модульного типа «Радуга-М» включала в себя несколько ступеней очистки, в том числе от механических и взвешенных частиц, цветности, мутности, железа, органических соединений. Для удаления бактериальных загрязнений использовалось ультрафиолетовое обеззараживание.
В установках «Лисскон» в качестве предварительной ступени использовался сетчатый фильтр, задерживающий частицы размером более 400 мкм. Включение в систему фильтра механической очистки и обезжелезивания EcoWater PF-12 позволяло воде освобождаться от частиц размером более 30 мкм. При этом одновременно из воды удалялось железо. Использование установки EcoWater 3000 R30 обеспечивало умягчение воды. На третьей ступени производилось обеззараживание воды с помощью ультрафиолетового облучателя Sterilight S-8Q. На четвертой ступени вода проходила тонкую механическую очистку на 5-микронной структуре фильтра US Filter ВВ10. И на конечной стадии для подготовки питьевой воды использовался обратноосмотиче- ский фильтр. Преимуществами установок «Лисскон» являются:
- возможность очистки воды от солей жесткости, железа, алюминия и природных органических соединений в одну стадию и в одном аппарате;
- экономичность и экологичность процесса;
- автоматизация, надежность и простота эксплуатации оборудования.
Всего изучена работа двадцати установок, в том числе работающих с использованием поверхностных (6 установок) и подземных (14 установок) водоисточников. Пробы воды отбирались с трехкратной повторностью до и после обработки на установках. Данные по эффективности очистки воды приведены в табл. 2.
Исследованиями установлено, что в результате обработки воды поверхностных водоисточников на установках «Радуга-М» и «Лисскон» существенно улучшаются как органолептические (запах, привкус, цветность, мутность), так и отдельные сани- тарно-химические показатели, в частности содержание азотистых веществ, нефтепродуктов, перманганатной окисляемости. Отмечено достоверное снижение в воде после обработки на установках содержания железа. При высоком исходном содержании (до 1,25 мг/дм3) его концентрация снижалась до нормативных значений (0,3 мг/дм3).
Полученная на установках вода даже в наиболее неблагоприятные периоды года - весной и летом - по указанным показателям, как правило, соответствовала гигиеническим требованиям.
Изучение качества воды до и после очистки на установке «Радуга-М» позволило выявить, что показатели, характеризующие ее минеральный состав: жесткость,щелочность, содержание хлоридов, сульфатов и сухого остатка изменялись несущественно. При этом жесткость воды после обработки в ряде случаев была выше исходного содержания. Так, если жесткость исходной воды из артезианской скважины села Березина Речка составляла 13,3 °Ж, то после обработки - 15,2 °Ж. Жесткость воды в селе Октябрьский городок (артезианская скважина в школе) составляла до и после обработки 8,2 и 8,3 °Ж соответственно. Указанное свидетельствует об отсутствии эффекта деминерализации воды во время ее прохождения через установку «Радуга-М».
|
Таблица 2. Эффективности очистки воды на локальных установках ( %)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Мониторинг за работой установок позволил выявить недостаточную эффективность очистки на установке «Радуга-М» в отношении мутности воды, превышающей 5 мг/дм3. В этом случае отмечалось «отравление» фильтрующих элементов механическими частицами и резкое снижение эффективности работы локальных установок. Положение усугублялось отсутствием постоянного сервисного обслуживания и авторского контроля со стороны производителей.
В отличие от установок «Радуга-М в результате обработки воды на установке «Лис- скон» отмечалось значительное (более 50 %) снижение величины жесткости. Установлено существенное снижение содержания сухого остатка на 76,8 %, содержания хлоридов на 37,3 % и сульфатов на 35,8 % при умягчении воды из артезианских скважин. При исходном содержании в пределах нормативных значений после обработки на установке отмечено уменьшение содержания аммиака в 3 раза и общего железа - в 2 раза.
После прохождения фильтрующих устройств, а также после обработки ультрафиолетом очищенная вода по бактериологическим и санитарно-химическим показателям полностью удовлетворяла гигиеническим требованиям. Опрос сельского населения выявил благоприятное отношение к качеству очищенной на установке воды. Более 90 % респондентов оценили воду как вполне пригодную для питьевых и хозяйственно-бытовых целей.
В работе была проведена комплексная оценка соответствия качества воды подземных и поверхностных водоемов Саратовской области требованиям санитарных стандартов. Показано, что исследуемые водоемы имели неблагоприятные органо- лептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность), содержали химические загрязнители (железо, сульфаты, хлориды, ПАВ, нефтепродукты и аммиак) в концентрациях, превышающих ПДУ. Выявляемые показатели перманганатной окис- ляемости свидетельствовали о незавершенности процессов самоочищения в водоемах. Низкая эффективность очистки воды на сельских водоочистных сооружениях не позволяла добиться соответствия ее СанПиН 2.1.4.1074-01. Предложенные нами в Федоровском и Саратовском районах локальные системы очистки воды марок «Радуга-М» и «Лисскон» позволили кондиционировать воду до уровня качества, соответствующего гигиеническим требованиям. Вместе с тем наблюдение за эксплуацией установок показало, что эффективность их работы в значительной мере зависит от уровня и периодичности сервисного обслуживания. Для обеспечения высокого качества их работы необходим постоянный мониторинг со стороны изготовителей и представителей роспотребнадзора.
Выводы
- Для водоснабжения сельского населения Саратовской области используются подземные и поверхностные источники водоснабжения, отличающиеся как уровнем, так и характером загрязнения. В наиболее неблагоприятном отношении находятся системы водоснабжения Заволжья, использующие в основном поверхностные водоисточники, которые характеризуются значительным загрязнением органическими соединениями (1,5-2 ПДК). Вода подземных водоисточников Заволжья более минерализована, отличается повышенной жесткостью, содержанием железа, сульфатов и хлоридов (1-2 ПДК).
- Установлена высокая эффективность работы локальных установок очистки воды «Лисскон», «Радуга-М», позволяющих не только улучшить органолептические показатели (запах, привкус, цветность, мутность), но и снизить содержание железа и органических веществ в воде поверхностных и подземных водоисточников. Более того, установки «Лисскон» могут быть также использованы для снижения солесодержания и жесткости в воде.
- Результаты исследований, свидетельствующие о высокой эффективности очистки воды на локальных установках питьевой воды, а также положительная оценка населением получаемой воды, позволяют их рекомендовать для кондиционирования питьевой воды в сельской местности.
- Необходимо осуществлять строгий гигиенический контроль за эксплуатацией локальных установок только при наличии договоров сервисного обслуживания.
Рецензенты:
- Трубецков А.Д., д.м.н., зам. директора по научной работе ФГУН «Саратовский НИИ Сельской гигиены Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителя и благополучия человека», г. Саратов;
- Луцевич И.Н., д.м.н., зав. кафедрой гигиены медико-профилактического факультета ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Минздравсоцразви- тия России», г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 26.06.2011.