CC BY
25
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
Серия Биология. Науки о Земле.-2015.-Т.25 - №4 -С.7-13.
14. Запороженко А.А., Соловьева И.В., Быкова Н.П. Оценка неопределенности при измерении инфразвука. // Здоровье и окружающая среда.-2009 - №13-С.16-21.
15. Keith S., Daigle G., Stinson M. Wind turbine low frequency and infrasound propagation and sound pressure level calculation in dwellings.// J. Acoust. Soc. Am.-2018-901 -144.
16. Broner N. A simple outdoor criterion for assessment of low frequency noise emission.//Acoustics Australia. -2011- Vol.39 - №1 - P.7-14.
17. Цукерников И.Е. О требованиях к акустическим параметрам в проекте специального технического регламента «О требованиях к безопасности объектов технического регулирования, необходимых для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия на территории Российской Федерации // Стандарты и качество.-2006.-№6 -С.20-22.
18. Hessler D.M., Hessler G.F. Recommended noise level design goals and limits in residential receptors for wind turbine developments in the United States.//Noise con.Eng.J.-59(1)-2011-pp.94-104.
УДК: 614.777:628.1.038
М.Д. Петрова, Д.С. Выучейская, Г.Б. Еремин
О ПРИМЕНЕНИИ ВОДОМАТОВ КАК ЭЛЕМЕНТОВ ВОДОПОДГОТОВКИ
В МЕЖДУНАРОДНОЙ ПРАКТИКЕ
ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья», Санкт-Петербург, petrovoi.md@yandex. ru, vyucheyskaya.ds@gmail.com,
yeremin45@yandex. ru
Резюме: По данным ВОЗ более 2 млрд. людей в мире не имеют постоянного доступа к воде гарантированного качества. Одним из вариантов решения данной проблемы в ряде стран были предложены специальные установки - водоматы. В настоящей статье представлен литературный обзор материалов об использовании водоматов в международной практике: виды водоподготовки, достоинства и недостатки.
Ключевые слова: водоматы, водоподготовка, качество воды, системы водоснабжения.
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
Summary.
M.D. Petrova, D.S. Vyucheyskaya, G.B. Yeremin Application of water machines as elements of water treatment in international practice.According to the WHO more than 2 billion people in the world do not have constant access to potable water. In a number of countries water vending machine have been offered as one of the solutions to this problem. The article presents an analytical review of the existing literature data on the practice of using water machines in international practice: types of water treatment, advantages, and disadvantages.
Key words: water vending machine, water treatment, water quality, water supply.
Качество питьевой воды является одним из важнейших факторов, влияющих на жизнь и здоровье человека. В связи с этим, обеспечение населения питьевой водой надлежащего качества является одной из приоритетных задач государства. Однако из-за ряда факторов, таких как: климат региона, характеристики рельефа, экономические ресурсы, наличие достаточного количества и объема источников пресной воды, не все страны могут предоставить своим жителям воду гарантированного качества. По данным ВОЗ [1], 663 миллиона человек не имеют доступа к чистой питьевой воде, а 1,8 миллиарда человек использует в своей повседневной жизни загрязненную питьевую воду [2]. И даже при наличии воды соответствующего качества, в некоторых случаях до потребителя по-прежнему может доходить некачественная питьевая вода. В основном, это связано с применением средств обеззараживания воды, изношенностью водопроводных сетей, превышением фактической мощности сооружений, с устаревшим технологиями и оборудованием [4].
При отсутствии возможности обеспечить население водой, отвечающей стандартам безопасности (и качества), в различных странах были предложены разные подходы к решению данной проблемы, одним из которых стали водоматы (water vending machine).
Первые сведения о предшественниках водоматов появились в 215 году до нашей эры, где упоминаются специальные устройства для подачи воды, которые использовались во время религиозных обрядов [3]. Современные аналоги, помимо функции дозатора, осуществляют так же и полноценную водоподготовку.
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского
исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
В зависимости от качества поступающей «исходной» воды, аппарат может
начать обработку с механического фильтра для удаления примесей и осадка. За этим обычно следует очистка с применением угольного фильтра и второй механический фильтр для элиминации частиц угля. Для этого этапа, так называемой «предварительной фильтрации», чаще всего используются фильтры с диапазоном пор от 1 до 20 микрон, эффективные для большого диапазона органических примесей. Углеродные фильтры могут быть представлены в виде блоков или гранул и должны периодически заменяться. Они также используются для снижения концентрации хлора, который может повредить мембраны обратного осмоса, применяющиеся на следующем этапе водоподготовки. Доказано, что в фильтрах протекают естественные биологические процессы, накапливаются микроорганизмы, которые выделяют токсины в процессе своей жизнедеятельности, что в результате несвоевременная замена фильтров может приводить к еще большему загрязнению воды [5].
В процессе обратного осмоса, который обычно следует за предварительной фильтрацией, вода поступает под давлением в один конец полупроницаемой мембраны. Когда вода проходит сквозь мембрану, растворенные и взвешенные загрязняющие вещества остаются в «забракованной» воде, которая либо возвращается в систему для последующей доочистки, либо, как это бывает наиболее часто, сбрасывается в систему водоотведения [6].
Системы обратного осмоса эффективны для снижения уровней общей минерализации, концентрации металлов, таких как: мышьяк, кадмий, медь, свинец, натрий; нитратов, радия, бактерий [7].
Однако использование мембран обратного осмоса имеет свои недостатки. В частности, встал вопрос о последствиях для здоровья человека длительного употребления деминерализованной питьевой воды, и необходимости ее минерального обогащения.
Получение питьевой воды из сильносоленых вод (морских и солоноватых) посредством обессоливания широко практикуется в регионах, испытывающих ее острую нехватку. И если деминерализация морской воды неизбежна: она агрессивна по отношению к распределительным системам, и альтернативных вариантов водоподготовки такой воды на данный момент нет, то насколько оправдан обратный осмос для пресной воды?
Учёные считают, что искусственно обработанная деминерализованная вода, которую изначально получали методом дистилляции, а затем методом
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. обратного осмоса, должна использоваться только для промышленных,
технических и лабораторных целей. На сегодняшний день доказано, что
потребление воды, бедной минеральными веществами, оказывает негативное
влияние на механизмы гомеостаза, обмен минеральных веществ и воды в
организме [8].
Для решения этой проблемы были предприняты попытки минерализовать «опресненную» воду в благоприятных для человека концентрациях. Известна установка, разработанная сотрудниками кафедры биомедфизики Физического факультета УдГУ, которая сочетает в себе обратный осмос, электроактивацию и дозированную минерализацию. Активация (ионизация) воды проводится путем электрообработки в активационном реакторе. Далее в обессоленную обратным осмосом и активированную воду в автоматическом капельном режиме добавляется жидкий минеральный комплекс (кальций, калий, магний, йод) [4].
Для борьбы с осадком над поверхностью мембраны создают дополнительный поток жидкости, который размывает накапливающийся осадок. Для предотвращения биологического обрастания фильтрационных мембран в воду для обратной промывки мембранных элементов добавляют дезинфектант, чаще всего гипохлорит натрия. Так же несколько раз в год для восстановления производительности и более тщательного удаления загрязнений проводится химическая промывка мембранных аппаратов специальными кислотными и щелочными реагентами [9].
Большое внимание уделяется процессам предварительной подготовки исходной воды перед подачей на обратноосмотическую установку, в частности содержанию активного хлора. Это связано с тем, что активный хлор агрессивно воздействует на обратноосмотические мембраны и вызывает их деструкцию. Поэтому, если в процессе предварительной очистки воды используются хлорсодержащие агенты, следует обязательно вводить стадию адсорбционной очистки воды на активном угле. Этот же процесс поможет снизить окисляемость воды, т.е. общее содержание органических соединений в исходной воде.
Дезинфекция является последним этапом очистки воды и чаще всего проводится путем воздействия ультрафиолетового излучения. Для получения требуемой длины волны (254 нм) используются пары ртути, в качестве материала защитного стекла используется кварц, пропускающий до 93% УФ-излучения [10]. Качество воды, время экспозиции и доза обязательные факторы, которые учитываются при выборе эффективного режима дезинфекции. В
347
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. некоторых водоматах для обеззараживания используется озонирование. При
этом процессе озон применяют непосредственно перед подачей воды из
водомата. Для обеспечения необходимого эффекта концентрация озона должна
составлять 0,5 мг/л, в соответствии с рекомендациями Международной
ассоциации производителей бутилированной воды (International Bottled Water
Association). Потенциальное ограничение использования озона заключается в
изменении органолептических свойств воды: появлении запаха. Поскольку
период полураспада озона является коротким, (как правило, менее 30 минут), это
не рассматривается как существенная проблема [11].
Учитывая специфику водоматов, наиболее широкое распространение они
получили в странах, с высокой численностью населения и низким качеством и
количеством водных ресурсов: Индия, Малайзия, Тайланд, Гана, Кения и др.
Однако, водоматы могут быть решением не только проблем качества воды, но
также используются развитыми странами, такими как Австралия, для борьбы с
избыточным количеством пластика за счет повторного использования бутылок
для воды.
При разработке стандартов качества питьевой воды большинство стран ориентируется на рекомендации ВОЗ [12], однако предложенные нормы носят скорее ориентировочный характер и не учитывают особенности различных регионов. В связи с этим, требования, которые предъявляются к качеству воды водоматов, не могут быть едиными для всех и сильно варьируют даже в граничащих друг с другом странах, а производителям-экспортерам приходится ориентироваться на требования стран-импортеров. Так, например, Индия, помимо рекомендованных ВОЗ веществ, включила в перечень: фенолы, ПАУ, полихлорированные бифенилы (ПХБ), а для общей минерализации, цианидов и ртути ввела более строгие требования [13].
Рекомендуемая ВОЗ норма pH составляет 6,5-8,5. Малазийский стандарт качества воды предъявляет [14] менее строгие требования - 6,5-9,0, однако, несмотря на это, экспертиза воды водоматов выявила, что показатели pH могут снижаться до 5,5, а показатели мутности могут превышать установленные уровни почти в 2 раза, что может быть связано с большим количеством растворенных веществ с размером частиц меньше 0,1 нм (пропускающая способность фильтров) [2].
Наиболее серьезной проблемой при использовании водоматов является микробное загрязнение воды. Практически во всех странах, где проводились
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского
исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. исследования, на разных частых водоматов были обнаружены микроорганизмы,
наиболее часто встречающимся из которых была E.coli [15-19].
На предмет бактериального загрязнения были проверены водоматы в Малайзии, Филиппинах, Гане и Америке. Проведенное в Малайзии исследование с использованием метода секвенирования и ПЦР выявило, что 94% образцов, взятых с устройства дозатора, кнопок, поддона, монетоприемника и самой воды, содержат E. coli U 5/41 и E. coli O157:H7 str. EDL933 [15]. В Филиппинах исследование проводилось в водоматах, находящихся в школах, и основным контингентом, потребляющим воду, являются дети. Анализ проб выявил превышение показателя содержания E.coli в 75% аппаратов [16]. Водоматы, установленные в сельской местности Ганы с целью снижения заболеваемости населения, связанной с потреблением воды не питьевого качества, позволили значительно снизить инфекционную заболеваемость населения, но и в этом случае анализ качества воды через 3 года после установки аппаратов выявил наличие E.coli в 60% образцов, что может быть связано с низким уровнем гигиенической грамотности населения [17].
К тому же выводу пришел ряд исследователей, выявивших, что микробная обсемененность воды может быть связана не с неэффективностью очистки или низким качеством «исходной» воды, а с занесением микрофлоры извне самими потребителями и недостаточным уровнем обслуживания и очистки самих водоматов [18,19].
В 1961 году NAMA (National Automatic Merchandising Association) составила перечень требований, предъявляемых к водоматам, которые позволили повысить эффективность их использования, среди них:
1. «Фильтрующие» водоматы должны быть спроектированы так, чтобы подключаться к системам питьевой воды с общей минерализацией 0,5 мг/л и меньше, так как этот тип аппаратов не снижает ее уровень.
2. Если водомат не оснащен впускным воздушным зазором, он должен содержать вакуумный выключатель, устройство снижения давления, двойной обратный клапан или другое эффективное устройство, предотвращающее обратный поток воды.
3. Конструкция водоматов должна обеспечивать простоту обслуживания, а так же препятствовать накоплению пыли и избыточной влаги.
4. Все контактирующие с водой части оборудования должны
349
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского
исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России. соответствовать государственным стандартам.
5. Датчики и/или элементы управления должны обеспечивать остановку подачи воды в случае сбоя в работе устройства, который может привести к снижению качества воды ниже допустимых норм. Отключение не требуется, если система автоматической рециркуляции запустится до того, как качество воды снизится.
6. Производители должны предоставить данные эксплуатационных испытаний, доказывающие эффективность обработки на всех этапах очистки в предполагаемом рабочем режиме.
7. Каждый водомат должен сопровождаться распечатанными инструкциями, как включающими в себя: процедуру установки, пошаговые инструкции по очистке устройства, рекомендуемые графики обслуживания и замены частей с ограниченным сроком эксплуатации, рекомендации по устранению неполадок, рекомендуемые настройки управления для поддержания качества воды на оптимальном уровне, рекомендуемый график контроля показателей качества воды: запах, привкус, мутность, микробиологические показатели.
8. Для облегчения очистки водомата, он должен быть установлен на ножках, роликах и т.п., быть легко перемещаемым одним человеком или быть прикрепленным к полу или встроенным.
9. Водомат должен быть спроектирован так, чтобы минимизировать контакт подающей части (крана) с окружающей средой. Аппарат должен быть оснащен специальной «дверцей» или панелью или должен быть предусмотрен механизм делающий дозаторы недоступными вне времени работы аппарата.
10. Пробы воды должны ежегодно отбираться и проверяться на соответствие установленным стандартам качества питьевой воды.
В результате анализа деятельности организаций, оказывающих услуги по продаже воды в трех субъектах Российской Федерации, можно сделать следующие выводы:
1. Не обоснована необходимость применения водоматов;
2. По результатам исследования качества питьевой воды (2100 протоколов) невозможно установить эффективность очистки до и после использования водоматов;
3. Несмотря на наличие свидетельств о регистрации установок (водоматов) не доказана их эффективность и не обоснована их безопасность.
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского
исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
Опыт применения в мировой практике водоматов достаточно хорошо
изучен. Национальными ассоциациями разработан перечень требований, предъявляемых к водоматам, которые позволили повысить эффективность их использования. Анализ имеющегося мирового опыта и опыта применения водоматов в Российской Федерации показывает, что в условиях Российской Федерации необходимость их применения должна быть доказана на основе систематических лабораторных исследований воды, поступающей потребителям, определены показатели качества для исследований воды перед поступлением в водоматы и после процедуры дополнительной водоочистки. Применяемые водоматы, как устройства дополнительной водоподготовки, могут быть обоснованно применены только на основе доказательной медицины, а целесообразность их применения доказана в результате выполнения адекватных программ производственного контроля качества питьевой воды. Кроме того, следует обратить внимание на тот факт, что применяемое оборудование с обратным осмосом не должно быть причиной деминерализации питьевой воды и необходимости ее минерального обогащения.
Список литературы:
1. World Health Organization - WHO (2015). Progress on Sanitation and Drinking Water - 2015 Update and MDG Assessment. World Health Organization. 2015, 90 p. Available at: https://www.who.int/water sanitation health/monitoring/jmp-2015-update/en/ (accessed: 19.07.2019)
2. Hashim N.H., Yusop H.M. Drinking Water Quality of Water Vending Machines in Parit Raja, Batu Pahat, Johor. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016. doi:10.1088/1757-899X/136/1/012053
3. Schreiber G.R. A Concise History of Vending in the U.S.A., National Automatic Merchandising Association, Vend Publ., 1961, 46 p.
4. Саканская-Грицай Е.И. Проблемы и перспективы совершенствования водоподготовки // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2014. - №3 (29) - C. 88-95.
5. Гончарук В.В. До и после Чернобыля Вода. // Видеолекция 1-ая, 2-ая. Канал Культура. ACADEMIA. URL: http://www.youtube.com/watch?v=cy8S97n5dL4 (Дата обращения: 15.08.2019)
6. World Health Organization - WHO (2011). Technical notes on drinking-
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов».
К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского
исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
water, sanitation and hygiene in emergencies. Emergency treatment of drinking-water at the point of use. World Health Organization. 2011, 4 р. Available at: https://www.who.int/water sanitation health/publications/2011/tn5 treatment water en.pdf (accessed: 10.08.2019)
7. Cole P. E. Treating health effect contaminants with PQ system. Water Conditioning & Purification, 1993, no. 35, pp. 34-35.
8. Breach R.A. The EC Directive on Drinking Water (EEC 80/778). Water and Environment Journal, 1989, no. 3(4), pp. 323-327. doi: 10.1111/j.1747-6593.1989.tb01536.x
9. Шонина Н.А. Применение мембранных технологий в водоподготовке // Сантехника. - 2018. - T. 1. - C. 38-40.
10. Carrigan P. Water desinfection using ultraviolet technology. Water Review, 1991, no. 9, pp. 1-3.
11. McSwane D.Z., William A.O., Larry M.E. Drinking Water Quality Concerns and Water Vending Machines. Journal of environmental Health, 1994, vol. 56, no. 10, p.7-12.
12. Guidelines for drinking-water quality: fourth edition incorporating the first addendum. Geneva: WHO, 2017, 631 p. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO. Available at: https://www.who.int/water sanitation health/publications/drinking-water-quality-guidelines-4-including-1 st-addendum/en/ (accessed: 13.06.2019)
13. IS 10500:2012. Indian Standard «Drinking water - specification» (Second Revision). Available at: http://cgwb.gov.in/Documents/WQ-standards.pdf (accessed: 12.06.2019)
14. Ministry of Health Malaysia, NDWQS: National Drinking Water Quality Standard, Engineering of Services Division, Ministry of Health Malaysia, 2nd edition, 2004.
15. Tan Ee Yau, Arifullah, Mohamad, Soon Jan Mei. Identification of Escherichia coli strains from water vending machines of Kelantan, Malaysia using 16S rRNA gene sequence analysis. Water Quality Exposure and Health, 2016, no.8 (2). doi: 10.1007/s 12403-016-0194-x
16. Tabotabo-Picardal M., Rapirap E., Barrientos O. et al. Drinking Water Quality from Water Vending Machines in Selected Public Schools in Cebu City, Philippines. International Journal of Environmental Science and Sustainable Development, 2018. doi: 10.21625/essd.v3i2.253).
17. Opryszko MC1, Guo Y, MacDonald L. et al. Impact of Water-Vending
К 185-летию великого русского российского ученого и гражданина России -Дмитрия Ивановича Менделеева и 150-летию его наследия -«Периодического закона для химических элементов». К 170-летию Ивана Петровича Павлова - выдающегося русского российского исследователя в области физиологии, первого нобелевского лауреата России.
Kiosks and Hygiene Education on Household Drinking Water Quality in Rural Ghana. American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 2013, no. 88 (4), pp. 651-660. doi: 10.4269/ajtmh.12-0065
18. Chaidez C., Rusin P., Naranjo J. et al. Microbiological quality of water vending machines. International Journal of Environmental Health Research, 1999, no. 9 (3), pp. 197-206.
19. Schillinger J, Du Vall Knorr S. Drinking-water quality and issues associated with water vending machines in the city of Los Angeles, 2004, no. 66 (6), pp. 25-31.
УДК: 614.777:628.16:614.3
Сулимовский Д.Д.
О НОРМАТИВНО-ПРАВОВОМ РЕГУЛИРОВАНИИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования "Российская академия народного хозяйства и государственной службы при президенте Российской Федерации" СевероЗападный институт управления, Санкт-Петербург, Россия, DmsuL@yandex.ru
Резюме: В Российской Федерации создана модель многоуровневой организации управления качеством питьевой воды. В основе созданной системы лежит гигиеническое и экологическое нормирование. В тоже время система недостаточно эффективна, что обусловлено необходимостью гармонизации различных нормативов.
Ключевые слова: нормативно-правовое регулирование качества питьевой воды, многоуровневая модель организации управления качеством питьевой воды, вода гарантированного качества.
Summary: Ulimovskii D.D. About regulatory regulation of drinking water quality in the Russian Federation.
In the Russian Federation, a model of a multilevel organization of drinking water quality management has been created. The system created is based on hygienic and environmental regulation. At the same time, the system is not efficient enough due to
