CC BY
5
Обзоры
УДК 614.777:628.1131-037(047)
Доктор мед. наук Ю. В. Новиков, канд. мед. наук Г. В. Гуськов
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ ИХ ПОПОЛНЕНИИ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОИСТОЧНИКОВ
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
.Неуклонный рост масштабов использования подземных вод в народном хозяйстве сопровождается в ряде районов страны значительным истощением эксплуатируемых водоносных горизонтов и уменьшением природных запасов пресной воды. В условиях возрастающего разрыва между потреблением и ресурсами подземных вод возникает необходимость осуществления мероприятий, направленных на регулирование подземного стока и увеличение эксплуатационных возможностей водоносных горизонтов.
Одним из эффективных приемов увеличения ресурсов и масштабов использования подземных вод, в том числе и для хозяйственно-питьевого водоснабжения, является метод искусственного пополнения их запасов за счет фильтрации воды открытых водоемов. Этот метод имеет ряд преимуществ, которые в значительной степени определяют перспективы широкого внедрения его в практику. При сравнительно небольших капитальных затратах, без коренного переустройства действующих систем забора и транспорта воды повышается производительность подземных водозаборов, причем вода стоит в 1V2—2 раза меньше воды, получаемой на водопроводных станциях. Применение метода искусственного обогащения подземных вод позволяет полностью отказаться от очистки воды или значительно упростить ее системы. Кроме того, этот метод может быть использован для создания подземных, защищенных от испарения и загрязнения запасов воды, а также для снижения общей минерализации и жесткости естественных вод путем разбавления их мягкими поверхностными.
Наряду с этим искусственное восполнение запасов подземных вод способствует планомерному исправлению водного и воднохозяйственного баланса территорий, дает возможность научно обоснованно планировать и размещать производительные силы страны с учетом водного фактора.
По данным Организации Объединенных Наций, использование подземных вод для нужд населения, промышленности и сельского хозяйства непрерывно возрастает. Уже теперь многие страны почти полностью удовлетворяют потребности в воде за счет подземных источников. Так, в Дании подземные воды используются почти на 100%, в Бельгии — на 90%, в Нидерландах — на 75% (Н. Н. Фаворин). В ФРГ 52% жителей используют для своих нужд грунтовую воду, из них 21 % береговой фильтрат и искусственную грунтовую воду (Barth).
Использование подземных вод, наиболее стабильных и защищенных от поверхностных загрязнений, в ряде мест сопряжено с трудностями ввиду их недостатка или истощения в результате интенсивной эксплуатации. В связи с этим на городских водопроводах в СССР и особенно за рубежом во все большей степени начинают прибегать к различным способам искусственного пополнения запасов подземных вод главным образом с целью увеличения производительности существующих подземных водозаборов, а также при проектировании новых в тех случаях, когда наличные запасы намечаемого к использованию водоносного горизонта оказываются недостаточными.
Известно два основных вида искусственного пополнения запасов подземных вод — фильтрация поверхностной воды в водоносные пласты под напором и распределение или разлив воды самотеком по поверхности территории для инфильтрации. Последнее направление получило наибольшее распространение. Распределение воды для инфильтрации самотеком осуществляется бассейновым методом, методом'канав и борозд, методом затопления, методом использования речных русел, колодцев, шахт и местных особенностей рельефа.
В отечественной и зарубежной литературе приводятся результаты изучения гигиенической эффективности методов искусственного пополнения подземных вод. Установлено, что в процессе фильтрации воды через различные грунты она очищается, улучшается качество ее по ряду физических, химических и бактериологических показателей.
И. П. Дилюнас и соавт., А. С. Дмитроченко, А. П. Бухтояров и др. отмечают, что при инфильтрации через грунтовую среду значительно снижаются такие показатели воды, как мутность, цветность, окисляемость, БПК и содержание нитратов. Одновременно уменьшается содержание растворенного кислорода и увеличивается количество свободной углекислоты, что обусловливает определенное снижение pH. Такие показатели воды, как жесткость, щелочность и содержание хлоридов, изменяются незначительно.
Существенно снижается при фильтрации бактериальная загрязненность поступающей на пополнение воды. Т. А. Николаева и соавт. показали, что при прохождении через грунт в период эксплуатации инфильтра-ционных бассейнов в зависимости от характера фильтрующих пород на 2—3 порядка снижается содержание в исходной воде кишечной палочки и на 1—2 порядка — общее количество микробов. Scollosi и Kovacs, исследуя в динамике результаты искусственного обогащения питьевых водозаборов, пришли к выводу, что процесс искусственного пополнения питьевой воды благотворно влияет на содержание в ней общего числа патогенных бактерий и частоту обнаружения бактериофагов к Salmonella typhi.
Primavesi, исследуя воду из колодцев подземных галерей, питающихся речной водой, прошедшей береговые грунты, при значительном вирусном загрязнении последней обнаружил вирусы в профильтрованной воде лишь в небольшом проценте проб. Автор считает, что в благоприятных геологических условиях и при отсутствии перегрузки грунтов они в состоянии очищать проходящую через них речную воду не только от взвешенных веществ и бактерий, но и от таких мелких частиц, как энтеровирусы.
Исследования ряда авторов свидетельствуют о способности грунтов адсорбировать при фильтрации и различные содержащиеся в исходной воде специфические загрязнения. Так, Massoulie, изучая изменения качественных показателей воды р. Сены, содержащей большое количество пестицидов, фунгицидов, детергентов и других органических веществ, обнаружил, что обработка такой воды даже с применением коагулянта, активированного угля и обеззараживания не обеспечивает нужного качества. Фильтрация же на специальных инфильтрационных сооружениях позволяет получать воду, отвечающую необходимым гигиеническим требованиям.
В Висбадене (ФРГ) вода р. Рейна, подаваемая на инфильтрацию, имеет неприятный запах, характеризуется высокой окисляемостью (32,5— 64,5 мг/л 02) и содержит фенолы на уровне 0,05 мг/л (Herzberg). После предварительного отстаивания в отстойных бассейнах и инфильтрации эти показатели значительно улучшаются. В воде из водозаборных скважин полностью устраняются запахи, окисляемость снижается до 8—10 мг/л 02 и содержание фенолов не превышает 0,005 мг/л.
Натурные наблюдения и экспериментальные исследования показали, что на интенсивность процессов адсорбции и выраженность изменений качества обогащаемых грунтовых вод при их искусственном пополнении
большое влияние оказывает фильтрирующая способность почвенного слоя и длина пути фильтрации. Г. А. Багдасарьян при проведении опытов по адсорбции вирусов кишечной группы различными почвами отмечает значительную адсорбционную способность подзолистых и супесчаных почв и несколько меньшую — суглинистых. По данным Л. А. Ветрилэ, при искусственном пополнении подземных вод, приуроченных к мелко- и средне-зернистым пескам с диаметром частиц 0,05—0,5 мм, наблюдается зысэкая степень самоочищения речной воды при ее фильтрации на пути 26—38 м. Вода скважин с искусственным пополнением по химическим и бактериологическим показателям не отличается от воды контрольных скважин, т. е. без пополнения. И. П. Дилюнас и соавт., А. С. Дмитроченко, изучая степень очистки воды в условиях гравийно-галечниковых отложений, установили, что вода водозаборов, расположенных на расстоянии 200 м от подпитывающих устройств, подвергается значительному очищению и отвечает требованиям ГОСТ 2761-57. Приближение же искусственного контура области питания к водозабору на расстояние 30 м в данных условиях не обеспечивает необходимой степени очистки и не предохраняет получаемую грунтовую воду от поверхностного загрязнения.
А. Ф. Порядин и соавт., Г. В. Гуськов и соавт., изучавшие изменение качественных показателей воды при фильтрации в аналогичных гидрогеологических условиях, отмечают достаточную эффективность очистки воды по физико-химическим показателям при расположении инфильтра-ционных бассейнов на расстоянии 35 м от подземных водозаборных сооружений. Вместе с тем при применении искусственного обводнения инфиль-трационного водозабора выявлены большие колебания коли-титра обогащаемых подземных вод, величина которого нередко приближалась к коли-титру речной воды.
А. М. Перлина и В. М. Берданов в экспериментальных условиях обнаружили, что основные изменения состава и свойств воды при фильтрации происходят в верхнем слое фильтрующих грунтов. Наряду с этим отмечено повышение эффекта самоочищения воды по мере увеличения продолжительности фильтрации.
Исследованиями ряда авторов выявлена определенная корреляционная связь между эффективностью очистки поверхностных вод при их фильтрации и гидрогеологическими условиями, в которых применяется метод искусственного пополнения. Так, Carlson и соавт., А. Ф. Порядин и соавт. установили, что качество обогащаемых грунтовых вод находится в тесной зависимости от количества подаваемой на инфильтрацию воды и скоростью водотока: чем выше скорость водотока, тем меньше интенсивность очистки поверхностной воды от химических и бактериальных загрязнений. Аналогичная закономерность характерна и для вирусных загрязнений. Ro-beck и соавт. в течение 20 мес проводили на опытной установке наблюдения за очисткой воды от внесенного в нее аттенунрованного штамма вируса полиомиелита типа I путем фильтрации через песок. Выявлено, что вода почти полностью освобождается от внесенного в нее вируса при фильтрации ее через уплотненный слой чистого песка толщиной 0,6 м со скоростью 1,2м/сут. Чем больше скорость фильтрации, тем меньше степень адсорбции вирусов.
Наблюдения за работой систем искусственного пополнения показывают, что существует определенная зависимость качества грунтовых вод от особенностей химического состава и свойств воды водоемов, используемых для пополнения. При этом ухудшение качества такой воды нередко сопровождается неблагоприятными изменениями в химическом и бактериологическом составе воды в системах искусственного пополнения.
Известно, что эксплуатируемые в наши дни ннфильтрационные сооружения не всегда обеспечивают необходимой степени очистки подаваемой на пополнение воды открытых водоемов, загрязненных сбросами бытовых и промышленных сточных вод, и тем самым создают возможность появления
в искусственно обогащаемых подземных водах разнообразных вредных химических веществ и микроорганизмов (Б. М. Кудрявцева; Е. М. Штар-кас). При этом на интенсивность адсорбции и выраженность качественных изменений грунтовых вод при искусственном пополнении влияет не только степень, но характер самих загрязнений. Так, А. М. Перлина и В. М. Берданов, изучая изменения качества воды при фильтрации, установили, что цветность воды, обусловленная гуминовыми веществами при прохождении ее через грунт, снимается практически полностью, тогда как цветность, обусловленная фульвокислотами, изменяется очень незначительно.
Как отмечают РоЬеск и соавт., Е. М. Штаркас и соавт., некоторые химические вещества, понижая поверхностное натяжение почвенного раствора, влияют на процесс адсорбции как микроорганизмов, так и химиче-кнх веществ при фильтрации воды в различных грунтах. Особую опасность, по мнению указанных авторов, представляют поступающие в водоемы со сточными водами поверхностноактивные вещества (ПАВ), способствующие увеличению интенсивности загрязнения и дальности распространения в обогащаемых грунтовых водах химических и бактериальных загрязнений. В частности, Е. М. Штаркас и соавт., изучавшие фильтрацию воды в мелкозернистых песках, указывают на то, что такие детергенты, как сульфонол, «Снайге», «Нерис» и «Вильянсле», способствуют проникновению В. рго-с^ЮБив с фильтрующей водой в глубь почвы (от 0,5 до 2 м). Авторы полагают, что присутствие в питьевой воде даже незначительного количества детергентов должно настораживать в отношении возможного бактериального загрязнения, наличия канцерогенных веществ, вирусов и других вредных агентов.
Вместе с тем Е. И. Моложавая и Л. А. Ветрилэ сообщают, что относящийся к группе ПАВ сульфонол НП-1 в концентрации 10 мг/л уменьшает не только степень адсорбции различных микроорганизмов, но и снижает интенсивность отмирания кишечной палочки и энтерококка, создавая благоприятные условия для распространения этих бактерий в водонасыщен-ных грунтах.
Таким образом, анализ данных литературы показывает, что интенсивность самоочищения и прогнозирование изменений качества подземных вод при их искусственном пополнении определяются многочисленными факторами, в том числе составом и свойствами воды, поступающей на ин-фильтрационные сооружения. Использование для пополнения загрязненных поверхностных водоисточников в определенных условиях оказывает отрицательное влияние на эффективность метода и способствует получению подземных вод, не отвечающих необходимым гигиеническим нормативам.
Ввиду этого особую гигиеническую значимость приобретают комплексные исследования по обоснованию гигиенических требований и регламентированию качества воды открытых водоемов, используемых при искусственном пополнении запасов подземных вод. Разработка этих вопросов предполагает глубокое изучение в экспериментальных и натурных условиях основных закономерностей процессов самоочищения и формирования качества подземных вод при их искусственном пополнении в различных климатических и гидрогеологических зонах в зависимости от санитарного состояния поверхностных источников, используемых для подпитки.
ЛИТЕРАТУРА. Багдасарьян Г. А. Ж- гиг., эпидемиол. Прага, 1964, т. 8, № 4, с. 412. — Бухтояров А. П. Гиг. и сан., 1972, № 7, с. 93. — Ветрилэ Л. А. Там же, № 10, с. 14. — Ветрилэ Л. А. Некоторые вопросы гигиенической оценки метода искусственного пополнения запасов подземных вод. Автореф. дисс. канд. М., 1973. — Гуськов Г. В., Выборнова М. С., Акинфие-ва Л. А. В кн.: Вопросы гигиены воды и санитарной охраны водоемов. М., 1974,с. 42.— Д и л ю н а с И. П., Иодказис В. И., Штаркас Е. М. Гнг. и сан., 1963, № 7, с. 64. — Дмитроченко А. С. Гнг. и сан., 1964, № 2, с. 73. — Кудрявцева Б. М. Там же, 1972, № 7, с. 19. — М о л о ж а е в а Е. И., Ветрилэ Л. А. В кн.: Гигиена поды и санитарная охрана водоемов (Экспериментальные исследования).
M., 1973, с. 13. — Николаева Т. А., Моложаева Е. И., Кудрявцева Б. М. и др. В кн.: Материалы научных исследований по гигиене атмосферного воздуха, гигиене воды и санитарной охране водоемов. М., 1972, ч. 2, с. 23. — Перли-н а А. М., Берданов В. М. Водоснабж. и сан. техника, 1971, № 8, с. I. — Порядки А. В., Кузнецова Т. А., Козлов И. Д. Там же, 1974, № 5, с. 18. — Фавор и н H. Н. Искусственное пополнение подземных вод. М., 1967. — Штар-к а с Е. М. Гиг. и сан., 1972, № 2, с. 106. — Ш т а р к а с Е. М., С л а в и н а И. П., Розенталене Л. В. и др. Там же, 1967, № 1, с. 105. — Barth H., Z. Allge-meinme., 1970, Bd 46, S. 273. — С a r 1 s о n H. G. et al. Am. J. publ. Hlth., 1942, v. 32, p. 1250. — M a s so u 1 i e G., Techn. Sei. munie., 1966, v. 61, p. 385. — P r i m a v e s i C. A., Gesundheitsingenieur, 1970, Bd 91, S. 266. — R о b e с k G. G., Clarke N. A., Dost al K- A., J. Am. Water-Works Ass., 1962, v. 54, p. 1275. — S со 1 l о s i A., Ko va es E., Igiena (Bue.), 1971, т. 20, с. 715.
Поступила 14/XI 1974 г.
УДК 614.7(104)
JJ. Н. Гусева, Н. А. Халатян, /С. П. Шаховский
ГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РАЗВИТЫХ КАПИТАЛИСТИЧЕСКИХ
СТРАНАХ
Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинской и медико-технической информации Министерства здравоохранения СССР, Москва
Процесс урбанизации повышает значение проблемы загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в городах живут около 90 % американцев, 80 % англичан, 66% немцев, 65% французов и 50% японцев, а к 2000 г. предполагается увеличение городского населения в 4 раза (Abbou). Наиболее опасными загрязнителями атмосферного воздуха являются окись углерода и окислы серы, на долю которых приходится примерно 70 % веса всех загрязнителей 1. Экспертами ВОЗ составлен список 6 основных загрязнителей окружающей среды, представляющих опасность для здоровья человека; в него вошли окислы азота, микотоксины, нитраты и нитриты, марганец, полихлорированные бифенилы и асбест 2.
Воздействие вредных химических соединений на организм приводит к генетическим изменениям и развитию различных заболеваний. По данным американского исследователя Fishbein, смертность от рака желудка в 2 раза выше в областях с высокой загрязненностью атмосферного воздуха (Fishbein). Изучение корреляции показателей загрязненности воздуха и смертности, проведенное в Нью-Йорке в 1963—1968 гг., показало, что ежегодное превышение числа смертельных исходов, обусловленное загрязнением воздуха, составляет около 10 000 (Schimmel Herbert и Green-burg Leonard, 1972). Однако механизм, посредством которого оно вызывается, остается еще невыясненным. Опасным загрязнителем окружающей среды является ртуть. Случай массового ртутного отравления (болезнь Минамата) произошел в японском прибрежном городе в результате употребления в пищу рыбы и моллюсков, зараженных соединениями ртути, попавшей в воду со стоками промышленных предприятий. В результате отравления погибли 52 человека (Ciaccio).
Помимо прямого вредного воздействия на организм человека, загрязнение окружающей среды ведет к значительным экономическим потерям. Загрязнение воздушной и водной среды приносит США, например, ущерб, исчисляемый в 25 млрд. долларов в год, и дополнительный ущерб частной собственности этой страны в 12 млрд. долларов (Rockefeller).
Угрожающие масштабы загрязнения окружающей среды и вызванный им рост недовольства широких слоев общественности заставили правитель-
1 D. McHale (Ed.). World Facts and Trends. New York, 1972.
2 Health fcund in the Med. Trib., 1973, v. 14, № 6, p. 11.
