DRINKING WATER QUALITY FOR THE POPULATION OF WATER-STRESSED REGION (ON THE EXAMPLE OF THE ORENBURG REGION)

Full Text

Среда человека - это сложная и емкая категория, которая включает в себя то, что его окружает и дает возможность существовать. Основными составляющими природной среды являются почва (литосфера), солнечная радиация и другие космические факторы, воздушная (атмосфера) и водная (гидросфера) оболочки. Их исходные физические и химические свойства, характер и уровень загрязнения формируют экологические условия жизни и деятельности человека. Эта среда одновременно и постоянна, и изменчива, и в этой среде нужно жить и к ней адаптироваться [2]. Водные экосистемы (поверхностные и подземные) играют решающую роль в водоснабжении населения питьевой водой, а также водой для промышленности, 3 транспорта, энергетики, сельского и коммунального хозяйства. Имеющиеся данные для различных регионов планеты Земля в целом и России в частности показывают, что хозяйственная деятельность человека приводит к существенному загрязнению водных экосистем, что негативно сказывается на здоровье населения и биоразнообразии экосистем [16]. Главными аспектами данной проблемы являются расшифровка этиологической обусловленности заболеваний человека, выявление факторов риска, нарушения состояния здоровья у отдельного индивидуума, определенных групп лиц и населения в целом. Современные исследования свидетельствуют о расширении и углублении представлений о патогенетическом влиянии водного Окружающая среда Экология человека 2016.07 фактора на здоровье населения. Высокий уровень заболеваемости кишечными инфекциями, гепатитом А, болезнями мочеполовой системы, риск воздействия на организм канцерогенных и мутагенных соединений во многом связаны с потреблением недоброкачественной питьевой воды [14, 17]. Развитие рыночных отношений в России привело к изменению условий и режима использования водных ресурсов в процессе хозяйственной деятельности. Система водопользования Российской Федерации в целом оценивается как неэффективная. Свидетельство этому - обеспечение населения питьевой водой низкого качества, неудовлетворительное качественное состояние водных объектов, большое количество водохозяйственных аварий, обусловленное изношенностью водопроводных сетей и гидротехнических сооружений, и ориентация на экстенсивное водопользование. Эта проблема особенно актуальна для вододефицитных регионов, к которым относится Оренбургская область. В условиях регионов аридной зоны негативные последствия общего системного кризиса экономики усиливаются во много раз вследствие экстремальных природно-климатических особенностей территории сухих степей, полупустыни и пустыни. Климат существенно влияет на условия жизни и здоровье населения. С климатом связаны и некоторые заболевания, в основе которых лежат так называемые метеотропные реакции сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервно-психической сферы [8, 11, 23]. Для санитарно-гигиенических условий жизни населения его значение обусловлено и тем, что комплекс метеорологических факторов (температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра, атмосферное давление, интенсивность солнечной радиации) может влиять на процессы рассеивания выбросов промышленных предприятий и выхлопных газов в атмосферном воздухе, может воздействовать на эффективность многих природных биологических методов очистки сточных вод, обезвреживания бытовых и промышленных отходов [22, 25]. Большую роль играет климат и в эпидемиологии заболеваний [1]. Методы Первичные данные предоставлены Территориальным органом федеральной службы государственной статистики по Оренбургской области. Ряд показателей взят из Центральной базы статистических данных Федеральной службы государственной статистики [24], из информационных бюллетеней о состоянии геологической среды, о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения на территории Оренбургской области [7, 9, 10], докладов о состоянии окружающей природной среды в Оренбургской области и России [5, 6]. Составленная для исследования база данных не содержала личных или иных сведений, позволявших персонифицировать отдельные случаи наблюдений. Объект исследования - Оренбургская область. Цель работы - анализ водно-климатических условий региона и определение приоритетных санитарно-эпидемиологических факторов, обусловливающих негативные тенденции в состоянии качества питьевой воды вододефицитного региона (Оренбургской области). Результаты Оренбургская область расположена на границе Европы и Азии. Занимает обширную территорию на юго-восточной окраине европейской части России. Общая протяженность границ области составляет около 3 700 км. Территория области вытянута с запада на восток на 750 км. Общая площадь области 123,7 тыс. км2. Регион относится к степной зоне, которая качественно отличается от достаточно увлажненных таежной и лесостепной зон дефицитностью воды при значительном увеличении тепловых ресурсов. В связи с этим в степной зоне увеличивается доля возврата атмосферных осадков в атмосферу за счет испарения и соответственно уменьшается доля их стока в речную сеть. Коэффициент увлажнения уменьшается до 0,7-0,3 [12]. Обеспеченность влагой в этом случае выступает основным фактором (системообразующей компонентой), определяющим развитие природы степной части Южного Урала [15]. Оренбургский регион распложен в пределах умеренного климатического пояса. Климат области характеризуется выраженной континентальностью, что объясняется значительной её удалённостью от океана и близостью полупустынь Казахстана. Для климата Оренбуржья типичным является жаркое лето и относительно холодная зима с устойчивым снежным покровом, малым количеством осадков, а также высокими годовыми амплитудами температуры (разность между средними температурами самого холодного и самого тёплого месяцев равна 35-37 °С). Средняя температура января от - 14 до -18 °С, средняя температура июля - от + 19 до +22 °С. Другой отличительной особенностью климатических условий является недостаточность атмосферных осадков и их неравномерное распределение по территории области. Годовая сумма осадков колеблется от 400 мм на северо-западе до 250 мм на юге и юго-востоке региона [18]. Окружающая среда Оренбургской области испытывает многостороннее антропогенное воздействие промышленных зон (тяготеющих к городам и занимающих около 2 % территории региона); сельскохозяйственных угодий (занимают около 90 % области) и добычи твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых (имеются во всех ее частях). Происходит бессистемная ликвидация естественной природы почти на всей территории области с негативными последствиями для ее водной системы: уменьшается речной сток в летне-осенне-зимний период, ухудшается качество поверхностных и подземных вод [13]. Регион располагает ограниченными водными ресурсами - 12,6 км3 воды в год. [26]. На одного жителя области приходится около 430 тыс. 4 Экология человека 2016.07 Окружающая среда м3 воды, что значительно ниже средних показателей стока по стране [20]. Централизованным водоснабжением обеспечено 91,2 % населения Оренбургской области, смешанным типом водоснабжения - 6,3 %, нецентрализованным водоснабжением - 2,5 %, привозной водой - 0,01 % населения. В области эксплуатируется 1 280 источников централизованного питьевого водоснабжения. Питьевые потребности населения области практически полностью обеспечиваются за счет подземных вод, на долю которых приходится 90,2 % хозяйственно-питьевого водопо-требления. В области сосредоточено 6,26 млн м3/ сут. потенциальных (прогнозных) запасов подземных вод, из них 86 % - пресные воды. Дефицит запасов подземных вод питьевого качества наблюдается в крайних юго-западных и восточных административных районах. Максимальные ресурсы пресных подземных вод сосредоточены в незащищенных и недостаточно защищенных от загрязнения водоносных горизонтах, на базе которых организовано крупное централизованное водоснабжение основных городов области. Значительную роль в химическом составе подземных вод играют микрокомпоненты: железо, марганец, цинк и другие, содержание которых в подземных водах будет рассматриваться далее в соответствии с СанПиН [21]. Наиболее характерными санитарнохимическими показателями неудовлетворительного качества питьевой воды, подаваемой непосредственно потребителям, как и в водоисточниках, являются: повышенная жесткость, минерализация, содержание железа, марганца, хлоридов, сульфатов, нитратов и азота аммонийного. На уровне 1 ПДК зарегистрировано содержание химических веществ 1-2 класса опасности, обладающих канцерогенным эффектом: мышьяка в питьевой воде Гайского района и г. Медногорска; хлороформа, бромдихлорметана - в воде Ясненского района; нефтепродуктов - Тюльганского района; свинца - Новоорского, Кваркенского и Адамовского районов; никеля - Курманаевского района (рис. 1). Одним из характерных показателей для питьевой воды области является высокий уровень жесткости. Наиболее высокие показатели жесткости регистрируются в Беляевском, Кваркенском, Пономаревском, Илекском, Адамовском, Переволоцком, Бузулукском, Бугурусланском районах, городах Орске и Оренбурге (от 10-12 до 20 мг-кв/л) (рис. 2). Среднегодовые концентрации общей минерализации превышают ПДК или на уровне 1 ПДК в 8 территориях области: Илекском, Кваркенском, Курманаевском, Оренбургском, Первомайском, Соль-Илецком, Сорочинском и Бузулукском районах (рис. 3). Широко распространенным показателем неудовлетворительного качества воды централизованных систем водоснабжения является повышенное содержание железа, которое обусловливает повышенный уровень цветности, ускорение обрастания труб, вызывая обоснованные жалобы населения. Железо является одним из наиболее распространенных микроэлементов, содержащихся в природных, особенно подземных, водах, используемых для водоснабжения. ПДК общего содержания железа (Fe2+ и Fe3+) в питьевой воде согласно СанПиН составляет 0,3 мг/дм3 [21]. Минимальная суточная потребность в железе колеблется от 7 до 14 мг. У людей, употребляющих воду с концентрацией Fe 1 мг/дм3, обнаруживается зуд, сухость и шелушение кожи. Содержание в питьевой воде от 2,4 до 5,0 мг/дм3 приводит к кожным высыпаниям и повышению аллергизации; поступление в организм Рис. 1. Картографирование Оренбургской области по степени загрязнения питьевой воды систем централизованного водоснабжения химическими веществами 1-2 класса опасности 5 Окружающая среда Экология человека 2016.07 Рис. 2. Картографирование Оренбургской области по показателю жесткости питьевой воды систем централизованного водоснабжения Рис. 3. Картографирование Оренбургской области по показателю общей минерализации питьевой воды систем централизованного водоснабжения больших количеств железа приводит к его накоплению в тканях и их поражению [19]. В западной и центральной частях Оренбургской области широко развиты красноцветные континентальные верхнепермские отложения. Подземные воды, формирующиеся в них, содержат в повышенном количестве железо и марганец. В результате разгрузки подземных вод верхнепермских отложений в четвертичный аллювиальный водоносный горизонт в нем также формируется повышенное содержание железа. Длительное время на водозаборе г. Бузулук среднегодовая концентрация железа со ставляла 5-12 ПДК, что делало воду непригодной не только для питьевых, но и технических целей. В районе Бузулука не только подземные, но и речные воды периодически обогащаются железом на 1,0- 1,5 порядка выше нормы. Повышенные концентрации железа характерны для питьевой воды в Грачевском, Беляевском, Бузулукском, Новосергиевском, Тоцком, Ясненском районах, сельских поселениях городов Орска и Оренбурга. На Южном Урале, как и в целом по России, более 70 % населения проживает на йододефицитных 6 Экология человека 2016.07 Окружающая среда территориях. Так, при обследовании 55 водопунктов в Оренбургской области во всех содержание йода в воде было меньше 0,05 мг/дм3 при суточной потребности 0,20-0,22 мг/дм3, что является одной из причин заболеваний и ухудшения здоровья населения. В связи с этим возникает необходимость разработки целевых программ для предприятий пищевой промышленности, направленных на устранение дефицита йода в питьевой воде [13]. Марганец является постоянным компонентом состава подземных и поверхностных вод и относится к необходимым элементам для человека, так как входит в состав веществ, принимающих активное участие в окислительно-восстановительных процессах. В поверхностных хорошо аэрируемых водах содержание марганца обычно не превышает допустимой концентрации, равной 0,1 мг/дм3. Максимальная концентрация ионов марганца обнаруживается в восстановительных условиях, то есть таких, где в составе газов, растворенных в подземных водах, не содержится кислород. На участках техногенного загрязнения поверхностных и подземных вод промышленными сточными водами содержание соединений марганца в воде водоемов может превышать допустимые уровни в 10 и более раз. Определено общетоксическое, эмбриотоксическое и мутагенное действие марганца при содержании его в питьевой воде на уровне 0,2-0,6 мг/дм3 [4]. При употреблении питьевой воды и содержанием марганца до 1,0 мг/ дм3 повышается уровень общей смертности детей раннего возраста, отмечаются заболевания кожи, мочеполовой и костно-мышечной систем; установлена связь между увеличением частоты врожденных пороков с содержанием в питьевой воде марганца. В верхнепермских отложениях марганец тесно связан с железом. Превышение допустимой концентрации в воде по содержанию железа часто сопровождается превышением величины ПДК по марганцу. В воде большинства сельских населенных пунктов распространенным является высокое содержание нитратов, что обусловлено наличием выгребов фильтрующего типа, животноводческих построек, расположенных вблизи водоисточников и разводящих сетей. Длительное воздействие питьевой воды с нарушением гигиенических нормативов по химическим показателям увеличивает риск заболеваний органов кровообращения, пищеварения, эндокринной системы, мочевыводящих путей. Низкий уровень внедрения современных технологий водоочистки, высокая (40-60 %) изношенность разводящих сетей, территориальные особенности источников водоснабжения, обусловливающие дефицит или избыток биогенных элементов, являются одним из факторов, обусловливающих негативное влияние на качество питьевой воды и, как следствие, на здоровье населения. В питьевой воде большей части административных территорий области содержание фтора крайне низкое, от 0,02 до 0,8 мг/л, в среднем 0,31 мг/л. В России для разных климатических поясов ПДК фтора изменяется от 0,7 до 1,5 мг/дм3, в III климатическом поясе, к которому относится Оренбургская область, нормативное содержание фторидов составляет 1,2 мг/ дм, что близко к рекомендуемому ВОЗ уровню фтора в питьевой воде 1,5 мг/дм3 [3]. Несмотря на широкое распространение фторирования питьевой воды как метода массовой профилактики кариеса зубов, многие вопросы, связанные с его практической реализацией, остаются нерешенными, в т. ч. и в Оренбургской области. В частности, отсутствуют сведения о профилактической эффективности фторирования воды в зависимости от степени ее природной минерализации. В настоящее время, по данным областной стоматологической поликлиники, пораженность кариесом среди населения области составляет 90 %, в том числе среди организованных детей 87 % [7]. Доля проб воды в распределительной сети, не соответствующей гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, в 2 раза и более превышала среднеобластной показатель (2,6 %) в 7 территориях области. В сельских поселениях области эксплуатировалось 1 222 водопровода - 95,0 % от общего числа водопроводов в целом по области. Доля водопроводов в сельских поселениях, не соответствующих санитарноэпидемиологическим правилам и нормативам, незначительно снизилась и составила 16,1 % против 16,6 в 2012 году, в том числе большая часть из них, 91,4 %, - из-за отсутствия зон санитарной охраны (в 2012 г. - 89,2 %). Последние три года отмечается тенденция в сторону улучшения качества воды сельских водопроводов по санитарно-химическим показателям. Однако качество воды по микробиологическим показателям ухудшилось. Сложившаяся неблагополучная ситуация связана с тем, что к каждому источнику водоснабжения (как правило, подземному) в связи с нехваткой средств у муниципалитетов невозможно привязать комплекс дорогостоящего оборудования для дополнительной очистки и обеззараживания воды, т. к. данным источником пользуется ограниченное количество домовладений [7]. Сельское население в большей мере, чем городское, использует питьевую воду из источников децентрализованного водоснабжения. К основным факторам, обусловливающим низкое качество воды децентрализованных источников питьевого водоснабжения, следует отнести слабую защищенность водоносных горизонтов от загрязнения с поверхности территорий, отсутствие зон санитарной охраны и несвоевременное проведение технического ремонта, очистки и дезинфекции колодцев. Отсутствие собственных денежных средств у муниципалитетов приводит к разрушению срубов колодцев, несвоевременному проведению ремонтных работ, очистки и дезинфекции источников. У большинства колодцев отсутствуют ответственные лица за их содержание и эксплуатацию. Как следствие, из 109 источников нецентрализованного водоснабжения, эксплуатируе 7 Окружающая среда Экология человека 2016.07 мых в сельской местности, 21,1 % не соответствует санитарным правилам и нормативам. Обсуждение результатов Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Реки Оренбургской области загрязнены соединениями меди, железа общего, азотом аммонийным и нитритным, сульфатами, нефтепродуктами, хлорорганическими пестицидами. Со сточными водами в водные объекты области поступают загрязняющие вещества: нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфаты, сульфиды, фенолы, фосфаты, азот аммонийный, нитриты, фосфор, железо общее, марганец, цинк, медь, фтор, хром+6, кобальт, магний. Для очистки сточных вод в Оренбургской области функционирует 40 очистных сооружений канализации. Большинство очистных сооружений не обеспечивают очистки стоков до уровня соответствия установленным нормативам качества. В результате хозяйственной деятельности и под воздействием природных и антропогенных факторов на поверхностных водных объектах развиваются негативные процессы: заиление, захламление, истощение и переформирование донного рельефа. Основные причины неудовлетворительного качества питьевой воды в Оренбургской области (вододефицитном регионе) можно систематизировать следующим образом: • факторы природного характера (повышенное содержание в воде водоносных горизонтов соединений железа и марганца); • увеличивающееся антропотехногенное загрязнение поверхностных и подземных вод; • отсутствие или ненадлежащее состояние зон санитарной охраны водоисточников; • использование устаревших технологических решений водоподготовки в условиях ухудшения качества воды; • неудовлетворительное санитарно-техническое состояние существующих водопроводных сетей и сооружений; • осуществление производственного контроля в сокращенном объеме; • нестабильная подача воды. Для обеспечения населения качественной питьевой водой в условиях вододефицита, обусловленного как антропогенными, так и социально-экономическими факторами, необходимо совершенствовать систему водного мониторинга, среди направлений которой можно выделить: • мониторинг состояния дна, берегов, изменений морфометрических особенностей, состояния водоохранных зон водных объектов или их частей, в которых проявляются негативные гидроморфологические процессы; • мониторинг безопасности водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений. Таким образом, мониторинг водных объектов необходимо осуществлять для экологически ориентированного использования прибрежных земель с целью уменьшения площадей размыва берегов по территориям, прилегающим к населенным пунктам, транспортным магистралям и инженерным сооружениям, с целью разработки мероприятий по охране водных объектов, берегов от негативного воздействия вод и улучшению их экологического состояния.

About the authors

I N Alferov

Hydrosphere Environmental Problems Institute; Orenburg State University

Orenburg

N V Yakovenko

Shuysky Branch of Ivanovo State University

Email: n.v.yakovenko71@gmail.com
Shuya, Russia

References

Supplementary files