CC BY
99
УДК 504.75.05
Э. Г. Гарантии;!, Г. Р. Патракова
АНАЛИЗ РОДНИКОВОЙ ВОДЫ НИЖНЕКАМСКОГО РАЙОНА
Ключевые слова: химический анализ воды на содержание вредных веществ, действие нитратов на организм человека.
Представлены результаты химического анализа родниковой воды в регионе, рассмотрено токсическое действие нитратов на организм человека, представлены методы очистки питьевой воды от нитратов.
Keywords: chemical analysis of water on the content of harmful substances, effect of nitrates on a human body.
Results of a chemical analysis of spring water in the region are presented, toxic effect of nitrates on a human body is considered, methods of purification of potable water of nitrates are presented.
Введение
По данным Всемирной организации здравоохранения состояние здоровья человека определяется качеством окружающей среды - на 20%, образом жизни и влиянием социально-экономических условий - на 50%, наследственностью - на 20%, уровнем здравоохранения - на 10%.
Сегодня от 20 до 30% заболеваемости населения обусловлено загрязнением окружающей среды. По оценкам медиков, уже сейчас хронические заболевания, обусловленные экологическим фактором, вызывают до 15 - 20% преждевременной смертности.
В России загрязнение воздушной среды является вредоносным фактором для 46% населения, основная масса людей используют в пищевых целях воду, не соответствующую существующим гигиеническим требованиям, наконец, значительная часть населения проживает на территории, где почвы загрязнены оксидами, диоксидами, радиационными веществами и пр.
Уровень загрязнения атмосферы тяжелыми металлами в городах с численностью, превышающей 100 тыс. человек, в 83 раза превышает все ПДК. Мы дышим отравленным воздухом, едим отравленные продукты, пьем непригодную воду. Все без исключения большие реки России загрязнены, большинство водоемов России непригодно для питья воды [1].
Появлению зон повышенного загрязнения биосферы в многом способствовали:
- высокие темпы роста численности населения (демографический взрыв);
- рост городов (урбанизация);
- интенсивное развитие промышленного производства;
- интенсивное развитие сельскохозяйственного производства;
- массовое использование транспортных средств;
- рост затрат на военные цели и др.
На сегодняшний день выявлено более 2 тысяч факторов окружающей среды, так или иначе связанные с поражением наследственных структур человека. Среди них, прежде всего, радиация, различные химические соединения, пестициды, мутагенное влияние которых приводит к увеличению наследственных болезней,
злокачественным новообразованиям, ослаблению иммунной системы и др. [2].
Так, атмосферный воздух городов содержит значительно большие концентрации токсичных примесей по сравнению с воздухом сельской местности (ориентировочно оксида углерода - в 50 раз, оксидов азота - в 150 раз и летучих углеродов -в 2000 раз). Автомобильные двигатели ежедневно выбрасывают в атмосферу примерно 40 млн. тонн вредных веществ.
Оксиды углерода чрезвычайно вредны для легких, оксиды азота приводят к нарушению функций легких, бронхов и сердечно - сосудистой системы, оксиды серы и оксиды углерода являются одной из причин возникновения болезней крови [3].
Считается, что в среднем здоровому человеку необходимо в день выпивать от 1,5 до 2 литров воды. Причем речь идет именно о чистой воде. Но и она (вода) бывает разной. Бывает питьевая, минеральная (столовая, лечебно-столовая, лечебная), структурированная вода. Одни виды воды помогают предотвратить или даже справиться с неприятными болезнями, другие просто поддерживают ваше здоровье, красоту кожи и волос в идеальном состоянии.
Результаты и их обсуждение
Основными целями исследовательской работы были:
- оценка уровня загрязнения родниковых вод Нижнекамского района, используемых в питьевых целях, по значениям различных интегральных показателей качества воды;
- сравнительный анализ некоторых родниковых вод данного региона.
В качестве объекта исследования выбраны родниковые воды в Нижнекамском районе (июнь 2014 г.). Для контроля качества воды выбраны четыре родника, наиболее используемые населением данного региона: по ул. Лесная (родник), Мечеть (скважина), Красный ключ (родник), Каенлы (родник).
Результаты химических исследований представлены в табл. 1-4 (с±л при р = 0,95, п =2, мг/дм3).
Анализ проб воды из указанных выше родников свидетельствует о том, что качество воды родников стабильно и соответствует требованиям санитарных правил и норм и государственных стандартов в 96,5% случаев.
Таблица 1 - Результаты анализа родниковой воды по ул. Лесная
№ п/ п Ингредиенты МВИ Резуль таты анализ а Предельно допустимые концентрации
1 Запах ГОСТ 3351-74 1 2-3
2 Привкус ГОСТ 3351-74 1 2-3
3 Цветность ГОСТР 52769-2007 <1 30,0
4 Мутность ГОСТ 3351-74 <0,75 1,5-2,0
5 РН ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 6,10±0, 05 6-9
6 Железо общее ГОСТ 4011-72 <0,15 0,3
7 Хлориды ПДНФ 14.1:2:4.132-98 131,4±1 7,1 350
8 Фосфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 <0,1 3,5
9 Нитраты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 7,44±0, 97 45,0
10 Фториды ПДНФ 14.1:2:4.169-200 <0,1 1,5
11 Сульфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 70,89±9 ,22 500
12 Медь ГОСТ 4388-72 <0,001 1,0
13 Алюминий ГОСТ 18165-89 <0,04 0,5
14 Ионы аммония ПДН Ф 14.2:4.209-05 <0,05 1,5
15 Нефтепродукты ПДНФ 14.1:2:4.128-98 <0,005 0,1
16 АПАВ ПДНФ 14.1:2:4.1582000 <0,025 0,5
17 Фенол ПДНФ 14.1:2:4.182-02 <0,000 5 0,001
18 Жесткость ГОСТ Р 52407-2005 11,2±1, 1 7,0-10,0
19 Кальций РД 52.24.403-95 5,61±0, 56 Не нормируется
20 Щелочность ГОСТ Р 52963-2008 5,85±0, 88 Не нормируется
21 Нитриты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 <0,003 3,0
22 Сульфид М 01-08-2004 <0,001 5 0,003
23 Марганец ГОСТ 4974-72 <0,01 0,1
24 Хром М 01-41-2006 <0,02 0,05
25 Перманганатная окисляемость ПДН Ф 14.1:2:4.154-99 0,52±0, 10 5
26 Сухой остаток ГОСТ 18164-72 754,4±7 5,4 100-1500
27 Свинец ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,001 5 0,01
28 Кадмий ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,000 5 0,001
29 Цинк ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,01 5
Таблица 2 - Результаты анализа родниковой воды из скважины на территории Мечети
№ п/ п Ингредиенты МВИ Результ аты анализа Предельно допустимые концентрации
1 Запах ГОСТ 3351-74 1 2-3
2 Привкус ГОСТ 3351-74 1 2-3
3 Цветность ГОСТР 52769-2007 1,4±0,4 30,0
4 Мутность ГОСТ 3351-74 <0,75 1,5-2,0
5 РН ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 7,42±0,0 5 6-9
6 Железо общее ГОСТ 4011-72 <0,15 0,3
7 Хлориды ПДНФ 14.1:2:4.132-98 25,8±3,4 350
8 Фосфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 <0,1 3,5
9 Нитраты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 16,6±2,2 45,0
10 Сульфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 23,2±3,0 500
11 Медь ГОСТ 4388-72 <0,001 1,0
12 Алюминий ГОСТ 18165-89 <0,04 0,5
13 Ионы аммония ПДН Ф 14.2:4.209-05 <0,05 1,5
14 Нефтепродукты ПДНФ 14.1:2:4.128-98 <0,005 0,1
15 АПАВ ПДНФ 14.1:2:4.1582000 <0,025 0,5
16 Фенол ПДНФ 14.1:2:4.182-02 <0,0005 0,001
17 Жесткость ГОСТ Р 52407-2005 7,0±0,7 7,0-10,0
18 Кальций РД 52.24.403-95 43,6±4,4 Не нормируется
19 Щелочность ГОСТ Р 52963-2008 6,4±0,9 Не нормируется
20 Нитриты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 0,04±0,0 05 3,0
21 Сульфид М 01-08-2004 <0,0015 0,003
22 Марганец ГОСТ 4974-72 <0,01 0,1
23 Хром М 01-41-2006 <0,02 0,05
24 Перманганатная окияляемость ПДН Ф 14.1:2:4.154-99 0,80±0,0 8 5
25 Сухой остаток ГОСТ 18164-72 441,6±5 3,0 1000-1500
26 Свинец ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0015 0,01
27 Кадмий ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0005 0,001
28 Цинк ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,01 5
Данные анализов воды показали превышение значений предельно-допустимых концентраций по жесткости в воде родников по ул. Лесная, Красный ключ. Особенно настораживает превышение ПДК по нитратам родниковой воды Красный Ключ и Каенлы. При ПДК, равном 45,0 мг/дм3 вода из родника Красный Ключ содержит нитратов 56,3±2,2 мг/дм3, а вода из родника Каенлы содержит нитратов 91,4±11,9 мг/дм3 (двукратное превышение).
Нитраты - это соли азотной кислоты, наличие которых как правило вызвано поступлением в воду хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, а также стоков воды с сельскохозяйственных угодий, обрабатываемых азотсодержащими удобрениями, и с атмосферными осадками.
Содержание нитратов в питьевой воде регламентируется СанПиН 2.1.4.10749-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды».
Опасность нитратов обусловлена их токсичным действием на организм. Различают первичную токсичность нитратов, вторичную, возникающую при образовании нитритов, и третичную, связанную с образованием нитрозаминов.
Таблица 3 - Результаты анализа родниковой воды «Красный ключ»
№ Ингредиенты МВИ Результ Предельно
п/ аты допустимые
п анализа концентрации
1 Запах ГОСТ 3351-74 1 2-3
2 Привкус ГОСТ 3351-74 1 2-3
3 Цветность ГОСТР 52769-2007 1,8±0,5 30,0
4 Мутность ГОСТ 3351-74 <0/,75 1,5-2,0
5 РН ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 6,00±0,0 5 6-9
6 Железо общее ГОСТ 4011-72 <0,15 0,3
7 Хлориды ПДНФ 14.1:2:4.132-98 47,6±6,1 9 350
8 Фосфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 <0,1 3,5
9 Нитраты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 56,3±2,2 45,0
10 Фториды ПДНФ 14.1:2:4.169-200 <0,1 1,5
11 Сульфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 114,9±14 ,9 500
12 Медь ГОСТ 4388-72 0,021±0, 004 1,0
13 Алюминий ГОСТ 18165-89 <0,04 0,5
14 Ионы аммония ПДН Ф 14.2:4.209-05 <0,05 1,5
15 Нефтепродукты ПДНФ 14.1:2:4.128-98 <0,005 0,1
16 АПАВ ПДНФ 14.1:2:4.1582000 <0,025 0,5
17 Фенол ПДНФ 14.1:2:4.182-02 <0,0005 0,001
18 Жесткость ГОСТ Р 52407-2005 12,3±1,2 7,0-10,0
19 Кальций РД 52.24.403-95 6,41±0,6 4 Не нормируется
20 Щелочность ГОСТ Р 52963-2008 8,0±1,2 Не нормируется
21 Нитриты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 0,004±0, 0005 3,0
22 Сульфид М 01-08-2004 <0,0015 0,003
23 Марганец ГОСТ 4974-72 <0,01 0,1
24 Хром М 01-41-2006 <0,02 0,05
25 Перманганатная ПДН Ф 0,88±0,1 5
окисляемость 14.1:2:4.154-99 8
26 Сухой остаток ГОСТ 18164-72 709,6±71 ,0 100-1500
27 Свинец ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0015 0,01
28 Кадмий ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0005 0,001
29 Цинк ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,01 5
Таблица 4 - Результаты анализа родниковой
воды в районе деревни Каенлы
№ Ингредиенты М В И Результ Предельно
п/ аты допустимые
п анализа концентрации
1 Запах ГОСТ 3351-74 1 2-3
2 Привкус ГОСТ 3351-74 1 2-3
3 Цветность ГОСТР 52769-2007 <1 30,0
4 Мутность ГОСТ 3351-74 <0,75 1,5-2,0
5 РН ПНДФ 14.1:2:3:4.121-97 6,96±0,0 5 6-9
6 Железо общее ГОСТ 4011-72 < 0,15 0,3
7 Хлориды ПДНФ 14.1:2:4.132-98 43,2±5,6 350
8 Фосфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 <0,1 3,5
9 Нитраты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 91,4±11, 9 45,0
10 Сульфаты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 82,5±10, 7 500
11 Медь ГОСТ 4388-72 0,03±0,0 06 1,0
12 Алюминий ГОСТ 18165-89 <0,04 0,5
13 Ионы аммония ПДН Ф 14.2:4.209-05 <0,05 1,5
14 Нефтепродукты ПДНФ 14.1:2:4.128-98 <0,005 0,1
15 АПАВ ПДНФ 14.1:2:4.1582000 <0,025 0,5
16 Фенол ПДНФ 14.1:2:4.182-02 <0,0005 0,001
17 Жесткость ГОСТ Р 52407-2005 8,4±0,8 7,0-10,0
18 Кальций РД 52.24.403-95 67,6±3,4 Не нормируется
19 Щелочность ГОСТ Р 52963-2008 4,3±0,6 Не нормируется
20 Нитриты ПДНФ 14.1:2:4.132-98 0,39±0,0 5 3,0
21 Сульфид М 01-08-2004 <0,0015 0,003
22 Марганец ГОСТ 4974-72 <0,01 0,1
23 Хром М 01-41-2006 <0,02 0,05
24 Перманганатная окияляемость ПДН Ф 14.1:2:4.154-99 1,4±0,3 5
25 Сухой остаток ГОСТ 18164-72 680,0±68 ,0 1000-1500
26 Свинец ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0015 0,01
27 Кадмий ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,0005 0,001
28 Цинк ПДН Ф 14.1:2:4.149-99 <0,01 5
Накапливаясь в организме человека, нитраты вызывают метгемоглобинемию, т.е. реагируют с гемоглобином крови, образуя метгемоглобин. Это вещество в отличие от гемоглобина не переносит кислород, что приводит к кислородному голоданию тканей. В результате ухудшается самочувствие, появляется вялость. При содержании метгемоглобина 20 - 50% появляются одышка, тахикардия, потеря сознания, при
метгемоглобинемии свыше 50% наступает смерть. Нитраты губительно воздействуют на нервную, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт и другие органы. Особую опасность нитраты представляют для маленьких детей, у которых еще не сформирована восстанавливающая ферментная система.
По этим причинам необходимо ограничивать поступление нитратов в организм - минимизировать потребление нитратосодержащих продуктов и не употреблять воду с повышенной концентрацией нитратов (более 45 мг/л) [4].
Для детского питания всегда использовалась хорошо прокипяченная вода. Однако, современные методы анализа показали, что кипячение не снижает
процент содержащихся в воде металлов и их солей. Для взрослого это не так существенно. Но дети, как известно, потребляют больше жидкости на единицу массы тела, чем взрослые и более чувствительны к действию химических веществ. В 1984 году в зарубежных научных публикациях впервые заговорили о том, что избыток меди в питьевой воде может вызвать развитие раннего детского цирроза печени у искусственно вскармливаемых детей. Безопасный для взрослых процент содержания в воде нитратов, у грудных детей может вызвать метагемоглобинемию. Рахит, замедленное действие - тоже могут быть следствиями «неправильной» воды. Мы не говорим уже о банальных желудочных расстройствах. Чтобы избежать вредных последствий, для детского питания лучше использовать дополнительно очищенную воду. Это лучшее решение современных проблем с водой. По комплексу медицинских и психолого-педагогических критериев к систематическому обучению в школе не готов каждый третий ребенок 6-ти лет. Данные многих исследований дают возможность констатировать, что у 40 - 50% детей выявлены функциональные отклонения в состоянии здоровья, у 15% - нарушения в нервно-психической сфере. Кроме того, снижается число гармонично развитых детей.
Растет количество детей с врожденными неврологическими патологиями: гипертонический синдром, ангеопатия сетчатки, задержка речевого развития, резедуальная энцефалопатия и др. Многие дети страдают анемией - низкий гемоглобин из-за недостаточно чистого воздуха.
В экологических сводках пишут, что содержание тех или иных вредных веществ в воздухе и в воде не превышает установленной существующими санитарными нормами и правилами предельно-допустимой концентрации. И в соответствии с этими же нормами загрязнение по этим компонентам условно можно считать умеренным и не несущим значительного вреда для здоровья.
Но предельно-допустимая концентрация -величина достаточно относительная. С одной стороны, это связано с тем, что для людей со слабым иммунитетом, детей, людей со специфическими легочными и другими заболеваниями опасность могут представлять даже небольшие концентрации загрязнителей. С другой, существуют группы загрязнителей, которые при совместном воздействии усиливают эффект воздействия друг друга. В связи с этим говорить о конкретной величине концентрации без учета многофакторности воздействия на здоровье различных групп населения достаточно сложно. Следует рассматривать экологические сводки через призму состояния своего здоровья и здоровья своих детей.
На сегодняшний момент наиболее широкое распространение получили два метода очистки воды от нитратов:
- с помощью установок обратного осмоса;
- специальными фильтрами с анионными ионообменными материалами.
В некоторых случаях для удаления нитрат-ионов используют ионообменные смолы как стандартные - сильноосновные аниониты, так и специальные - нитратселективные. Физическая суть данного метода сводится к замещению нитрат-ионом аниона смолы, как правило, хлорид-иона. Это обуславливает особенности и ограничения при использовании данного метода.
Ионообменная смола характеризуется определенной емкостью - тем количеством анионов, которое она может на себя принять, обеспечивая необходимую степень очистки воды. При полном насыщении смолы задерживаемыми ионами, очистка воды фактически прекращается. При использовании стандартной сильноосновной смолы и присутствии в исходной воде сульфатов может даже наблюдаться выброс нитратов в очищенную воду при исчерпании ресурса фильтра. Это обусловлено большим сродством стандартной сильноосновной смолы к сульфатам, чем к нитратам и ведет к вытеснению задержанных нитрат-ионов сульфат-ионами из смолы.
В случае выброса нитратов из фильтра, их концентрация в воде может достигать очень высоких значений, представляющих опасность для здоровья, при этом определить подобное превышения без анализа воды потребитель не может. По этой причине удаление нитратов с помощью ионных фильтров не оптимально для частных домов, где отсутствует возможность в постоянном контроле за качеством очищенной воды.
Очистка воды от нитратов с помощью обратного осмоса является более надежным вариантом. Вода под давлением подается на полупроницаемую мембрану. Нитраты и другие примеси задерживаются мембраной, а к потребителю поступает очищенная вода. Степень извлечения примесей определяется селективностью мембраны. В зависимости от модели мембраны и конструкции установки обратного осмоса удаление нитратов может достигать до 96%.
В случае использования установок обратного осмоса качество очистки остается стабильным даже при значительном изменении состава исходной воды. Кроме того, помимо удаления нитратов, установки обратного осмоса будут справляться с задачами по очистке воды от большого спектра загрязнений (железо, марганец, цветность и т.д.).
Очистка воды от нитрат-ионов в настоящее время все чаще является насущной необходимостью. Для очистки воды в частных домах оптимальным решением является обратный осмос.
В данной работе не представлены бактериологические показатели.
Родники являются важным компонентом природной среды. Систематический контроль за санитарным состоянием родников и качеством воды позволяет своевременно реагировать на ухудшение свойств воды, принимать действенные меры и
предупреждать возможные неблагоприятные воздействия на здоровье населения, пользующегося родниковой водой в питьевых целях.
Литература
1. Загидуллина, Э. Р. Ежемесячная справка о состоянии окружающей среды на территории Республики Татарстан. / Э. Р. Загидуллина, И. Ю. Синельникова, А. М. Низамова, Л. Г. Гущенко, Р. Е. Ульянов // Федеральное государственное бюджетное учреждение Управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Татарстан. - 2014.
2. Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека: ГН 1.1.725-98. Гигиенические нормативы. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1998. - 23 с.
3. Состояние и перспективы улучшения питьевого водоснабжения в РФ / Л. С. Скворцов [и др.] // Экология и промышленность России. - 1996. - №9. - С. 42-43.
4. Фомин, Г. С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: энциклопедический справочник. - М: Изд-во «Протектор»,1995. - С. 225.
5. Мазуркин, П. М. Загрязнение речной воды от нефтеперерабатывающегося завода. / О. Ю. Евдокимова, Р. А. Налитов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014. -№1. - С. 228.
6. Куратаев, О. Р. Очистка сточных вод цеолитсодержащими породами. / В. Ф. Новиков, З. Р. Шамсутдинова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014. -№15. - С. 169.
© Э. Г. Гарайшина - канд. пед. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химических технологий НХТИ КНИТУ, nchti-nio@mail.ru; С.Р. Патракова - канд. геогр. наук, доц. каф. процессов и аппаратов химических технологий НХТИ КНИТУ.
© E. G. Garayshina - the candidate of pedagogical sciences, the associate professor of processes and devices of the chemical technologies branch NCHTI KNRTU, nchti-nio@mail.ru; S. R. Patrakova - the candidate of geographical sciences, the associate professor of processes and devices of the chemical technologies branch NCHTI KNRTU.
