Контроль качества питьевой воды в соответствии с нормативными требованиями, определенными стандартами и санитарными правилами, играет важную роль для обеспечения благоприятных условий проживания и безопасности здоровья населения [7].
Централизованное водоснабжение населения имеет определенные преимущества, в том числе такие, как водоочистка, обеззараживание, контроль качества воды и т.д. Однако его недостатком является образование токсических продуктов трансформации химических ингредиентов в процессе реагентной обработки воды на сооружениях водоочистки и водоподготовки, а также дополнительная контаминация микробными агентами во время транспортировки воды по магистральным водоводам и разводящим сетям.
Помимо централизованного водоснабжения население достаточно широко использует воды природных источников, в том числе родников, без специальной обработки. Так, в Саратове и Саратовской области родники до сих пор востребованы среди большого количества населения. На территории г. Саратова особой популярностью пользуются родники Природного парка «Кумысная поляна», который расположен в основном на «площадке» Лысогорского плато и его склонах с запада от города [6].
В связи с этим целью настоящей работы являлась экологическая оценка качества питьевой воды родников г. Саратова и разработка рекомендаций по их содержанию и использованию.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования являлись наиболее востребованные населением родники г. Саратова – «Малиновый», «Три богатыря», «Татарский», «Серебряный», в Октябрьском ущелье, на 1-й Дачной, «Андреевский», «Поющий», на 9-й Дачной, в Корольковом саду (рис. 1).
Исследования проб воды проводили на базе НОЦ «Промышленная экология» кафедры «Экология» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. и в аккредитованной испытательной лаборатории «ЭкоОС» СГТУ в период 2009–2013 гг. по химико-аналитическим, масс-спектрометрическим и микробиологическим показателям согласно общепринятым методикам [4, 7, 8].
Рис. 1. Исследуемые родники г. Саратова
Результаты исследования и их обсуждение
По результатам химико-аналитического контроля качества воды было установлено, что общая жесткость воды большинства родников колеблется в пределах нормы (4–9 °Ж), за исключением родника у санатория «Октябрьское ущелье», где этот показатель достаточно велик (10,65 °Ж). Содержание хлорид-ионов, а также нитрит-ионов и нитрат-ионов во всех исследуемых пробах воды не превышало предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных для питьевых вод. Наибольшее содержание сульфат-ионов выявлено в пробах воды родника у санатория «Октябрьское ущелье», однако их значение укладывалось в рамки гигиенических нормативов.
В целом по комплексу этих показателей можно сделать заключение, что качество воды исследуемых родников соответствует СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников», т.е. вода пригодна для питьевого использования [7].
Не менее важным показателем качества воды является ее микроэлементный состав, оказывающий основополагающее влияние на здоровье населения и, соответственно, на продолжительность жизни. Для такого исследования необходимы современные методические подходы и специальное оборудование. Одним из таких перспективных методов микроэлементного анализа является масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) [1]. В основе метода ICP-MS лежит использование аргоновой индуктивно связанной плазмы в качестве источника ионов и масс-спектрометра для разделения и последующего детектирования этих ионов (рис. 2). Диапазон измеряемых концентраций масс-спектрометров составляет 8 порядков, а чувствительность – от n∙103 до n∙105 имп./с для элемента с концентрацией 1 мкг/л [2].
Данные исследования проводили на базе Центральной аналитической лаборатории ГосНИИ Промышленной экологии Нижнего Поволжья под руководством к.х.н., старшего научного сотрудника С.Н. Курскова [8].
Рис. 2. Спектрограмма воды родника «Серебряный»
Было установлено, что по микроэлементному и элементному составу вода родников действительно вполне пригодна для питьевого использования. Отмечено присутствие в ней в достаточном количестве биогенных элементов, необходимых макроорганизму в составе жизненно важных ферментов и участвующих в обменных процессах (К, Р, Fe, Cu и др.). Отмечено умеренное содержание лития и практически полное отсутствие кадмия и опасного бериллия, что также характеризует эти воды с положительной стороны. В норме определено содержание ряда элементов от титана до селена. Превышений по ПДК рыбохозяйственных вод для ртути, урана и других более тяжелых металлов не обнаружено (таблица) [5]. К недостаткам исследуемых вод можно отнести достаточно малую концентрацию йода и марганца, ниже среднестатистической нормы, обычной для воды минеральных пресных источников.
Следует обратить внимание, что минеральный состав исследуемых вод достаточно благоприятный и лишь незначительное превышение по бериллию наблюдается в роднике «Малиновый». Концентрацию тория во всех источниках, несмотря на неопределенный до сих пор уровень ПДК по этому элементу, следует признать соответствующим фоновому значению, присущему водным пресноводным системам на территории Саратовской области. Концентрация других микроэлементов находилась в диапазонах, не превышающих шкалу предельно допустимых концентраций химических элементов, которые были приняты для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
Благодаря масс-спектрометрическому методу анализа мы создали «минеральный портрет» родников Природного парка «Кумысная поляна», по которому в дальнейшем можно следить за изменениями минерального состава воды и достаточно легко определять по отклонениям микроэлементов наличие загрязнений, имеющих техногенное происхождение [3].
О безопасности какого-либо источника в эпидемиологическом отношении судят по результатам его санитарно-бактериологического исследования. Обнаружить в воде патогенные микроорганизмы чрезвычайно сложно ввиду их малой концентрации. Поэтому о качестве воды судят по содержанию в ней санитарно-показательных микроорганизмов [4].
Нами проведены в рамках экологического мониторинга 2009–2013 гг. состояния родников Природного парка «Кумысная поляна» микробиологические исследования воды: определяли количество общих колиформных бактерий (ОКБ), общего микробного числа (ОМЧ), колифагов, сульфитредуцирующих клостридий. На основании полученных результатов оценивали сезонную динамику численности общих колиформных бактерий и мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов.
Исследования показали, что за период 2009–2013 гг. во всех пробах воды из всех исследуемых родников значения ОМЧ было в пределах нормы, однако стабильно выявлялись ОКБ в диапазоне от 10 до 40 КОЕ/л независимо от сезона года. В некоторых родниках («Серебряный», «Поющий» и «Родник на 9-й Дачной») в весенний период число ОКБ достигало 60 КОЕ/л (рис. 3), в то время как СанПиН 2.14.1175-02 предусматривает отсутствие ОКБ в 1 л воды. Анализ присутствия ОКБ в воде родников позволил установить, что в весенний период поступление этих бактерий, возможно, связано с попаданием в родники большого количества органических веществ с талыми водами. В летний период число ОКБ прямо связано с высоким температурным режимом и возрастающей антропогенной нагрузкой.
Элементный и микроэлементный состав воды родников г. Саратова (данные масс-спектрометрического анализа)
|
Элементы |
ПДК рх-в, мг/л |
Родник «Три богатыря» |
Родник «Татарский» |
Родник «Серебряный» |
Родник «Малиновый» |
Родник в Окт. ущелье |
Родник на 1-й Дачной |
Родник «Андреевский» |
Родник «Поющий» |
|
Литий |
80–30 |
6,5 |
7,3 |
16,2 |
25 |
15,3 |
11,4 |
13,2 |
18,7 |
|
Бериллий |
0,3–0,2 |
0,001 |
0,002 |
0 |
0,02 |
0,002 |
0,001 |
0,004 |
0,004 |
|
Бор |
500–500 |
26 |
15 |
17,7 |
57 |
83 |
37 |
25 |
19 |
|
Натрий |
120000–200000 |
5600 |
4190 |
3471 |
39460 |
25365 |
7982 |
15887 |
23657 |
|
Магний |
40000–50000 |
2200 |
2480 |
1473 |
5160 |
4780 |
3150 |
3840 |
1756 |
|
Алюминий |
40–200 |
0,43 |
0,23 |
0,415 |
0,4 |
0,39 |
0,26 |
0,53 |
0,18 |
|
Кремний |
1000–10000 |
3387 |
3677 |
2658 |
4036 |
2854 |
3120 |
4756 |
3670 |
|
Фосфор |
50–200 |
12 |
12,5 |
8,7 |
8 |
9,5 |
7,6 |
8,1 |
6,9 |
|
Калий |
50000–30000 |
4490 |
6230 |
2855 |
5548 |
10270 |
4584 |
3645 |
4215 |
|
Кальций |
180000–н |
15500 |
13100 |
21940 |
66280 |
103280 |
56685 |
17237 |
25380 |
|
Ванадий |
1–100 |
3,1 |
2,1 |
0,22 |
1,9 |
1,7 |
2,1 |
0,9 |
1,3 |
|
Хром |
50–500 |
3,8 |
2,2 |
0,83 |
2,3 |
1,6 |
0,56 |
1,8 |
1.5 |
|
Марганец |
10–100 |
1,8 |
1,3 |
0,096 |
0,74 |
1,22 |
0,35 |
0,8 |
0,13 |
|
Железо |
100–300 |
22,4 |
19,3 |
20,57 |
48,1 |
53,4 |
16,3 |
28,4 |
36,9 |
|
Кобальт |
10–100 |
0,7 |
1,1 |
0,156 |
1,1 |
0,45 |
0,18 |
1,33 |
0,86 |
|
Никель |
10–20 |
9,6 |
6,6 |
4,46 |
5,5 |
7,14 |
6,3 |
5,8 |
4,3 |
|
Медь |
1–1000 |
1,5 |
0,5 |
0,36 |
1,5 |
0,8 |
1,6 |
0,75 |
0,5 |
|
Цинк |
10–1000 |
0,8 |
0,5 |
4 |
0,6 |
1,3 |
5,8 |
2,3 |
3,6 |
|
Мышьяк |
50–10 |
0,7 |
0,5 |
0,504 |
1,2 |
0,3 |
0,75 |
1,4 |
0,8 |
|
Селен |
2–10 |
7,5 |
1 |
22,6 |
8,1 |
4,2 |
8,4 |
9,3 |
12,5 |
|
Стронций |
400–7000 |
573 |
934 |
145,3 |
756 |
359 |
618 |
113 |
452 |
|
Молибден |
1,2–250 |
0,3 |
0 |
7 |
14 |
2 |
25 |
17 |
7 |
|
Серебро |
н–50 |
0 |
0 |
0 |
0,09 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Кадмий |
5–1 |
0 |
0 |
0,178 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Барий |
740–700 |
0,6 |
4 |
0,99 |
1,5 |
1,1 |
0,8 |
2,53 |
0,8 |
|
Вольфрам |
0,8–50 |
0 |
0 |
0,08 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Ртуть |
0,01–0,5 |
0,4 |
0,1 |
0,24 |
0,3 |
0,2 |
0,17 |
0,03 |
0,15 |
|
Свинец |
6–10 |
0,001 |
0,001 |
0,042 |
0,006 |
0,001 |
0,015 |
0,063 |
0,033 |
|
Уран |
н–100 |
0,7 |
0,7 |
1,6 |
2,4 |
3,6 |
8,3 |
0,9 |
1,4 |
|
Бром |
1350–200 |
48 |
50 |
71,6 |
180 |
63,5 |
95,4 |
70,2 |
52,8 |
|
Йод |
200–125 |
1 |
0,9 |
18,2 |
3,3 |
16,6 |
4,3 |
2,7 |
9,8 |
|
Рений |
н–н |
0 |
0 |
0,05 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
0 |
0 |
Исследование родниковых вод на наличие КМАФАнМ показало, что в среднем численность указанных микроорганизмов не превышала 50 КОЕ/мл; т.е. соответствовала нормам, допустимым СанПиН 2.14.1175-02, которые предусматривают не более 100 КОЕ/мл.
При микроскопировании мазков из выросших колоний при посеве проб воды из родников ПП «Кумысная поляна» были выявлены преимущественно грамотрицательные палочки с закругленными концами, бациллы и небольшое количество кокковых форм. Анализ морфологии колоний на питательных средах, особенностей их роста, культуральных и биохимических свойств, тинкториальных особенностей клеток при окраске мазков из выросших колоний позволил отнести грамотрицательные палочки к псевдомонадам (рис. 4 а, б). Термотолерантные сульфитредуцирующие клостридии (показатель недавнего фекального загрязнения) за период наших исследований воды родников выделены не были.
Рис. 3. Динамика численности общих колиформных бактерий в исследуемых родниках г. Саратова
а
б
Рис. 4. Основные формы микроорганизмов, выросшие на питательных средах из воды исследуемых родников: а – мазки с окраской по Граму; б – мазки с окраской фуксином Пфейфера
На основе полученных данных были разработаны следующие рекомендации:
- необходимость оповещения населения, использующего воды родников, о фактах повышенного содержания санитарно-показательных бактерий в воде в весенне-летний период и необходимости ее кипячения в целях предупреждения различных заболеваний;
- составление памяток для медицинских работников и населения с характеристикой уникального микроэлементного состава воды каждого родника и рекомендациями ее использования в профилактических и лечебных целях;
- перечень мероприятий для соответствующих служб по благоустройству санитарно-защитных территорий родников, обеспечивающих их защиту от загрязнений;
- составление памяток для населения с указанием перечня мероприятий по поддержанию санитарного состояния родников и правил экологического поведения.
Заключение
Проведение экологического мониторинга качества воды родников Природного парка «Кумысная поляна» г. Саратова за период 2009–2013 гг. позволило дать объективную оценку их значимости для водопользования населения и разработать практические рекомендации. Установлено, что по комплексу показателей лабораторно-аналитических и масс-спектрометрических исследований вода из этих родников соответствует требованиям к качеству питьевой воды нецентрализованного водоснабжения. Однако по санитарно-микробиологическим показателям (наличие ОКБ) вода не соответствует требованиям СаНПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников» и нуждается в дополнительных мероприятиях по ее обеззараживанию.
Рецензенты:
Луцевич И.Н., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гигиены медико-профилактического факультета СГМУ имени В.И. Разумовского, г. Саратов;
Сергеева И.В., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой ботаники и экологии, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 01.04.2014.