CC BY
338
УДК 577.118:613.1
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА
© 2010 г. Т. Я. Корчина, В. И. Корчин, *Г. И. Кушникова, В. Л. Янин
Ханты-Мансийская государственная медицинская академия, г. Ханты-Мансийск
*Сургутский государственный педагогический университет, г. Сургут
Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО — Югра), входящий в состав Тюменской области, является лидером среди субъектов Российской Федерации по добыче нефти (58 %), по выработке электроэнергии занимает второе место, по добыче газа — третье. ХМАО является исконным местом проживания коренных малочисленных народов Севера
— ханты, манси, ненцев.
Сургутский район самый большой на территории ХМАО (105 тыс. км2) и самый крупный промышленный регион округа (60 % добычи нефти) [8]. Население его на 01.01.2007 г. составляло 113 019 человек, из них представителей малочисленных коренных народов Тюменского Севера — 2 853 (2,5 %). Исследования показали, что 62 % коренного населения Сургутского района проживают в лесных родовых угодьях и местах промысла и используют для питьевых нужд воду озер, рек и т. п. Наиболее распространенным и важным соединением в организме человека является вода. В водной среде осуществляются все химические, обменные и транспортные процессы, она служит универсальным растворителем продуктов питания и обмена. Общеизвестно, что геохимическая среда и живое вещество — это взаимозависимые компоненты биосферы. Основная миграция и перераспределение химических элементов в биосфере происходит благодаря их переносу водной средой [15]. Химический состав природных вод является уникальным для конкретной местности, а микроэлементный статус человека зависит от содержания минералов в питьевой воде [3]. Эпидемиологическими исследованиями показана связь между содержанием ряда химических элементов в питьевой воде и развитием специфических заболеваний [12]. Следовательно, исследование минерального состава питьевой воды является принципиальным для понимания специфики элементного статуса населения и причин возникновения эндемических микроэлементозов — заболеваний биогеохимической природы [1].
Цель работы — проанализировать химический состав поверхностных вод Сургутского района ХМАО — Югры.
Методы
Исследованы 103 пробы поверхностных вод Сургутского района в аккредитованной центральной базовой лаборатории экоаналитиче-ских и технологических исследований ИЭВЦ ОАО «Сургутнефегаз» (аттестат аккредитации № РОСС. 0001. 51 1426 от 30.11.2001) методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС — ИСП) [9]. Статистическая обработка результатов проводилась при помощи программы Microsoft Excel и Statistica 6.0.
Одним из наиболее важных факторов, определяющих здоровье населения, является состояние окружающей природной среды, включая уровень загрязнения природных вод региона. Анализ поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа показал низкое содержание кальция и магния, значительно повышенную концентрацию железа и марганца, высокую степень загрязнения нефтью и ртутью.
Ключевые слова: Север, природные воды, химические элементы.
Результаты
Во все времена поселения людей образовывались в непосредственной близости от пресных водоемов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. В процессе использования человеком вода изменяла свои природные свойства и в ряде случаев становилась опасной в санитарном отношении.
В результате исследования поверхностных вод Сургутского района ХМАО — Югры было выявлено следующее. Средние величины содержания железа значительно превышали предельно допустимую концентрацию (ПДК) [2]: по величине среднего арифметического обнаружено превышение почти в 9 раз, а по значению медианы — в 4 раза (табл.1).
Таблица 1
Химический состав поверхностных вод Сургутского района
Элемент Проба поверхностных вод (п =103) ПДК*
М ± т Ме тіп ^ тах
Fe, мг/л 0,89 ± 0,15 0,39 0,02 ~ 9,9 0,1
Мп, мг/л 0,20 ± 0,04 0,07 0,02 2,2 0,01
Са, мг/л 10,15 ± 0,40 8,02 6,01 22,04 180
Mg, мг/л 4,26 ± 0,26 3,65 1,22 15,81 40
Нефть, мг/л 0,14 ± 0,01 0,13 0,05 ~ 1,3 0,05
Hg, мкг/л 0,09 ± 0,009 0,06 0,01 0,62 0,01
РЬ, мкг/л 10,0 ± 0,6 1,0 1,0 640,0 60,0
Cd, мкг/л 0,4 ± 0,06 0,1 0,1 ~ 5,5 5,0
Примечание. * — ПДК для вод рыбохозяйственного значения.
Анализ степени загрязнения железом поверхностных вод Тюменского Севера выявил в 32 пробах (31,1 %) нормальную концентрацию элемента, в 11 (10,7 %) — умеренное превышение и в 60 (58,2%)
— выраженное превышение ПДК.
Средние значения концентрации марганца в поверхностных водах Сургутского района превышали ПДК в 20 и 7 раз соответственно (см. табл. 1). Повышенное содержание марганца было выявлено во всех пробах природных вод северного региона.
Средние величины содержания кальция во всех пробах поверхностных вод района оказались во много раз ниже ПДК. Аналогичную картину мы наблюдали и в отношении магния (см. табл. 1).
Привлекает внимание высокая степень нефтяного загрязнения поверхностных вод обследуемого района: средние величины концентрации нефти и нефтепродуктов превышали ПДК почти в 3 раза (см. табл. 1). Из 103 проб в 81 (78,6 %) была зарегистрирована высокая степень загрязнения нефтью, в 10 (9,7 %) — умеренная, в 12 (11,7 %) — верхняя граница нормы содержания нефти в поверхностных водах.
Обсуждение результатов
Химический состав биологических объектов, в том числе человека, во многом зависит от биогеохимических особенностей региона. Поскольку перенос в водной среде является одной из основных форм миграции химических элементов, важным фактором здоровья
населения является качество природных вод. Северные районы Западной Сибири отличаются низким качеством природных вод, по некоторым показателям хронически не удовлетворяющим санитарно-гигиеническим нормам. Неблагоприятный состав питьевой воды является одним из ведущих факторов возникновения заболеваний у взрослых и детей, прежде всего у представителей коренного населения [7].
Научно установленный факт, что железо в поверхностных водах, как правило, претерпевает окисление при контакте с кислородом воздуха и переходит в железо со степенью окисления +3. Это менее усвояемая его форма, и при достаточно большой концентрации, превышающей ПДК, она способна вызывать токсическое действие [5]. Как дефицит, так и избыток железа отрицательно влияет на состояние здоровья человека. Повышенная насыщенность им организма может повлечь снижение иммунной резистентности и способствовать повышению общей заболеваемости у коренного населения ХМАО — Югры [9].
Известно, что марганец относится к важнейшим из жизненно необходимых микроэлементов. Он участвует в регуляции многих биохимических процессов в организме: синтезе и обмене нейромедиаторов, костеобразовании, иммунном ответе, перекисном окислении липидов, углеводном и жировом обменах. Однако избыточное накопление в организме марганца в первую очередь может приводить к изменениям со стороны центральной нервной системы (ЦНС): повышенной утомляемости, сонливости, ухудшению памяти, снижению активности, сужению круга интересов [13].
Характерной особенностью катионного состава питьевой воды региона является низкое содержание катионов кальция и магния, что обусловливает низкое значение жесткости воды (1,0—2,0 ммоль/л при нормативе 7,0 ммоль/л). Установлено, что мягкая вода негативно влияет на опорно-двигательный аппарат, иммунную, нервную и сердечно-сосудистую системы человека [13].
Загрязненность чрезвычайно опасным токсичным химическим элементом — ртутью намного превышала пределы допустимых величин (см. табл. 1). В 5 пробах (4,8 %) поверхностных вод ХМАО содержание ртути соответствовало верхней границе нормы, в 15 (14,6 %) зарегистрировано умеренное превышение и в 83 (80,6 %) было выявлено значительное превышение ПДК. Средние концентрации свинца в пробах природных вод региона оказались значительно ниже ПДК. Повышенное содержание свинца было обнаружено в 3 пробах (2,9 %). Средние значения содержания кадмия в пробах оказались значительно ниже ПДК. Однако в 1 пробе (1,0 %) было обнаружено превышение концентрации кадмия, а значения 3 проб (2,9 %) находились у верхней границы нормальных величин.
ХМАО — основная топливно-энергетическая база России. Нефтегазодобывающая промышленность остается одним из главных факторов негативного воздействия на природную среду. Мировой опыт показы-
вает, что около 2 % от количества добытой нефти попадает в окружающую среду, загрязняя поверхностные и подземные воды, почву, что ведет к трансформации растительного и животного мира [8].
Ни одно другое загрязняющее вещество не может сравниться с нефтью по широте распространения, количеству источников загрязнения, величине единовременных нагрузок на все компоненты природной среды. Утерянные в результате технологических и аварийных утечек нефтепродукты просачиваются в землю и через породы зоны аэрации достигают первого от поверхности водоносного горизонта. Поскольку подавляющее большинство нефтепродуктов легче воды, они накапливаются на поверхности грунтовых вод, образуя поверхностные скопления («линзы»), плавающие по поверхности грунтовых вод и движущиеся вместе с последними к местам их разгрузки — естественным (водотоки, водоемы и др.) или искусственным (водозаборы, скважины, колодцы и др.) [11].
Среди загрязнителей водных экосистем одно из ведущих мест занимают тяжелые металлы. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделяется приоритетная группа, в которую входят наиболее токсичные и особенно опасные для живых организмов ртуть, свинец и кадмий [6, 13]. Известно, что процессы самовосстановления и самоочищения природных ландшафтов Севера происходят очень медленно. В водных и наземных экосистемах снижены скорости биологических и химических преобразований, что приводит к значительному накоплению в них химических компонентов, в том числе и токсичных [4].
Ртуть занимает одно из первых мест по опасности для здоровья человека [13, 14]. Она обладает способностью накапливаться в растениях, организмах животных и человека. При хроническом отравлении ртутью развивается синдром меркуриализма с нарушениями деятельности нервной системы (головные боли, утомляемость, раздражительность, нарушение психики и интеллекта) и пищеварительного тракта (гастроэнтериты, колиты, колики, понос), возникновение дерматозов. Исследованиями установлено, что ртуть даже в низких концентрациях усиливает процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), снижая активность антиокислительных ферментов, в результате чего происходит накопление продуктов ПОЛ [10].
Для всех регионов России свинец является основным антропогенным токсическим элементом из группы тяжелых металлов. Это связано с высоким индустриальным загрязнением и выбросами выхлопных газов автомобильного транспорта, работающего на этилированном бензине [13]. Известно, что в результате водного и воздушного переноса токсикантов могут загрязняться территории, находящиеся на значительном отдалении [1]. При хронической интоксикации свинцом наблюдаются отклонения со стороны ЦНС (повышенная возбудимость, депрессия, снижение интеллекта),
нарушение концентрации внимания, периферическая нейропатия, анемия, нефропатия и т. д. [13].
Кадмий — один из наиболее опасных ядов, поступающих как из профессиональных источников, так и из окружающей среды. Отмечены тератогенный (провоцирование уродств развития плода), мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия [10, 12, 13].
При анализе взаимосвязей главных загрязняющих компонентов открытых водоемов северного нефтегазодобывающего региона была выявлена достоверная прямая корреляционная связь между уровнями загрязнения нефтью и свинцом и еще более тесная (р < 0,001) прямая корреляционная связь между концентрациями нефти и кадмия в поверхностных водах исследуемого региона (табл. 2) [10].
Таблица 2
Корреляционные связи между загрязняющими компонентами поверхностных вод Сургутского района
Нефть Свинец Кадмий Ртуть
Нефть 1
Свинец 0,568 1
Кадмий 0,723 0,406 1
Ртуть 0,218 0,019 0,146 1
Итак, главной причиной загрязнения природных поверхностных вод Сургутского района токсичными химическими элементами является попадание нефти в реки и озера региона. Известно, что экстремальность регионов Севера обусловлена не только климатическими факторами, но и антропогенными, среди которых следует выделить интенсивную индустриализацию за счет активного развития газовой и нефтяной промышленности и автомобильного транспорта. Рост негативных изменений в состоянии здоровья населения Тюменского Севера за последние годы обусловлен крайне неблагоприятными тенденциями в изменении экологического состояние объектов окружающей среды региона. Основным геохимическим фактором риска, влияющим на здоровье населения, является загрязнение тяжелыми металлами атмосферного воздуха, почв, вод, биологических объектов [5].
Поверхностные воды Ханты-Мансийского автономного округа характеризуются очень низкой минерализацией (пониженным содержанием кальция и магния), значительно повышенным содержанием железа и марганца и высокой степенью загрязненности нефтью и ртутью. Это связано как с неблагоприятным химическим составом природных вод, так и с антропогенной нагрузкой, обусловленной влиянием нефтегазодобывающего комплекса.
Список литературы
1. Авцын А. П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш, Л. С. Строчкова. — М. : Медицина, 1991. - 496 с.
2. Вода питьевая. Методы анализа : ГОСТ 2887. — М. : Изд-во стандартов, 1987. — 83 с.
3. Горбачёв А. Л. Элементный статус населения в связи с химическим составом питьевой воды / А. Л. Горбачев // Микроэлементы в медицине. — 2006. — Т. 7. Вып. 2.— С. 11—24.
4. Егорова Г. А. Элементный статус детского населения Республики Саха (Якутия) / Г. А. Егорова // Вестник Оренбургского государственного университета. Приложение «Биоэлементы». — 2006. — № 12(62). — С. 97—98.
5. Карнаухов И. В. Исследование содержания соединений железа в поверхностных водах урбанизированных территорий города Оренбурга / И. В. Карнаухов, О. В. Ча-ловская, А. Н. Виноградов // Материалы II Международной научно-практической конференции «Биоэлементы», 23—25 января 2007 г., Оренбург.— Оренбург : ИПК ГОУ ОГУ, 2006. — С. 186—188.
6. Кудрин А. В. Иммунофармакология микроэлементов / А. В. Кудрин, А. В. Скальный, А. А. Жаворонков и др. — М. : Изд-во КМК, 2000. — 537 с.
7. Московченко Д. В. Микроэлементы в водных источниках севера Западной Сибири и их влияние на здоровье населения / Д. В. Московченко // Микроэлементы в медицине. — 2004. — Т. 5. Вып. 4. — С. 93—95.
8. О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа — Югры в 2003 году : информационный бюллетень. — Ханты-Мансийск : ОАО «НЦП Мониторинг», 2004. — 160 с.
9. Подунова Л. Г. Методика определения микроэлементов в диагностируемых биосубстратах атомной спектрометрией с индуктивно связанной аргоновой плазмой : методические рекомендации : утверждены ФЦГСЭН МЗ РФ 29.01.2003 / Л. Г. Подунова, В. Б. Скачков, А. В. Скальный. — М. : ФЦГСЭН МЗ РФ, 2003. — 17 с.
10. Ребров В. Г. Витамины и микроэлементы / В. Г. Ребров, О. А. Громова. — М. : «АЛЕВ-В», 2003. — 670 с.
11. Ревура С. В. Загрязнение геологической среды нефтепродуктами. Пути решения данной проблемы на территории Архангельской области / С. В. Ревура // Экология человека. — 2004. — № 1. — С. 53—56.
12. Скальная М. Г. Макро- и микроэлементы в питании современного человека: эколого-физиологические и социальные аспекты / М. Г.Скальная, С. В. Нотова. — М. : РОСМЭМ, 2004. — 310 с.
13. Скальный А. В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А. В. Скальный. — М. : ОНИКС 21 век : Мир, 2004. - 215 с.
14. Юдина Т. В. Гигиенические проблемы ртутной безопасности: методические аспекты газортутного мониторинга, неинвазивного биотестирования / Т. В. Юдина, С. Ю. Гладков, Н. Е. Федорова и др. // Микроэлементы в медицине. — 2002. — Т. 3. Вып. 3. — С. 24-32.
15. He Z. Trace elements in agroecosystems and impacts in the environment / Z. He, X. Yang, P. Staffella // Trace Elements in Medicine and Biology. — 2005. — Vol. 19. Iss. 2—3. — P. 125—140.
DESCRIPTION OF NATURAL WATERS ON TERRITORY OF KHANTY-MANSI OKRUG
T. Yа. Korchina, V. I. Korchin, *G. I. Kuchnikova,
V. L. Yanin
Khanty-Mansiysk State Medical Academy, Khanty-Mansiysk
*Surgut State Pedagogical University, Surgut
One of the most important aspects affecting population health is natural environment state and the level of pollution of natural water in the region. An analysis of superficial water of Khanty-Mansiysk autonomous region indicated low contain Ca and Mg, very high concentration Fe and Mn, high degree pollution of oil and Hg.
Key words: North, natural water, chemical elements.
Контактная информация:
Корчина Татьяна Яковлевна — доктор медицинских наук, профессор кафедры госпитальной терапии Ханты-Мансийской государственной медицинской академии, член Российского общества медицинской элементологии (РОСМЭМ)
Адрес: 628011, Тюменская область, г. Ханты-Мансийск, ул. Рознина, д. 73
Тел./факс (8346)732-45-88 E-mail: [email protected]
Статья поступила 18.03.2010 г.
