CC BY
12
г
При гигиенических исследованиях, особенно часто для выявления реакции организма на те или другие факторы внешней среды, применяется оценка реакции сердечно-сосудистой системы как системы, наиболее тонко реагирующей на внешние раздражители. ОбоснованиехМ для этого служат также работы И. П. Павлова в течение первого периода его научной деятельности, когда он выявил механизмы нервной регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы.
Таким образом, все многогранные стороны блестящей деятельности И. П. Павлова находят в той или другой мере отражение в области гигиены. Нужно только пожалеть, что наследие нашего великого соотечественника еще не в достаточной мере используется гигиеной. Несомненно, в своем дальнейшем развитии советская гигиена более полно использует работы И. П. Павлова для решения своих задач. Это поднимет гигиенические исследования на более высокий уровень и будет своего рода данью гигиенистов памяти знаменитого ученого, который писал: «Что ни делаю, постоянно думаю, что служу этим, сколько позволяют мне мои силы, прежде всего моему отечеству». Применение добытых И. П. Павловым данных для решения практических задач гигиены будет являться осуществлением этой «службы» И. П. Павлова своему отечеству.
ДАТЫ ЖИЗНИ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И. П. ПАВЛОВА
27 сентября 1849 г. — рождение И. П. Павлова в Рязани (в семье священника).
1870—1879 гг.—! ¿.-Петербургский университет (естественный факультет) и Военно-медицинская академия.
1879—1890 гг. — ассистент-физиолог в терапевтической клинике проф. С. П. Боткина (Военно-медицинская академия).
1883 г. — диссертация «Центробежные нервы сердца».
1884 г. — приват-доцентура.
1884— 1886 гг. — заграничные научные командировки.
1890 г. — профессор «а кафедре фармакологии Военно-медицинской академии.
1894 г. — заведывание физиологическим отделом Института экспериментальной медицины (СПБ).
1896—1924 гг. — заведывание кафедрой физиологии Военно-медицинской академии.
1897 г. — «Лекции о работе главньк пищеварительных желез» (СПБ).
1902 г. — первое сообщение по условным рефлексам: доклад на Международном медицинском конгрессе в Мадриде — «Экспериментальная психология и психопатология на животных».
1904г. — присуждение Нобелевской международной премии за работы в области физиологии пищеварения.
1907 г. — избрание членом Академии наук.
1927 г. — «Лекции о работе больших полушарий головного мозга» (Л., 1927).
1929 г. — «Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности (поведения) животного» (4-е изд.).
1935 г. — XV Международный конгресс физиологов в Москве. И. П. Павлов «первый физиолог мира».
27 февраля 1936 г. — Смерть И. П. Павлова.
Н. А. ПЛОТНИКОВ
Об изменении состава подземных вод при эксплоатации их для водоснабжения
Из Всесоюзного научно-исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии
При оценке подземных вод для целей водоснабжения необходимо иметь данные не только об их качестве и изменениях в природных условиях, но также иметь прогноз о возможных изменениях состава этих вод в условиях эксплоатации.
Во многих случаях эксплоатации подземных вод, в особенности глубоких, наблюдается стабильность их состава. Например, в среднекамен-
ноугольном и .нижнекаменноугольном водоносных горизонтах .(без случаев загрязнения через скважины) в Москве, в упинском водоносном горизонте около с. 'Медвенки (Тульский городской водопровод), в ом-фалотроховом и тегулифериновом водоносных горизонтах на заводе Электросталь около Ногинска и в ряде других водоносных горизонтов во многих пунктах при длительной эксплоатации подземных вод состав их не изменился.
Однако нередки случаи изменения состава подземных вод при их эксплоатации. В одних случаях изменения носят постепенный характер, в других случаях наблюдается скачкообразное колебание состава подземных вод как в одном, так и в разных каптажных сооружениях одного и того же водоносного горизонта.
Условия изменения состава подземных вод разнообразны. Рассмотрим некоторые типовые примеры условий изменения состава подземных вод.
I
1. Изменение состава подземных вод при подсасы-
вании из других водоносных горизонтов
Изменение первоначального состава подземных вод может происходить в результате поступления воды иного состава из других водоносных горизонтов. Это поступление может происходить по причине неудовлетворительного состояния скважин, а также при наличии гидравлической связи (сообщения) между горизонтами.
Если имеется близкая связь между двумя водоносными горизонтами и при эксплоатации уровень воды в одном из водоносных горизонтов понижается ниже уровня воды другого, то начнется приток воды из последнего водоносного горизонта в первый.
Например, в районе Брянска в верхней части водоносного горизонта девонских известняков минерализация меньше, чем в нижележащей, но между ними имеется сообщение. В скважине (из верхней части горизонта) спирто-водочного завода в Брянске общая жесткость увеличилась с 1905 по 1927 г. с 6,5 до 11,5 немецкого градуса, что объясняется притоком воды из нижележащей части горизонта в верхнюю.
В качестве примера изменения состава подземной воды в связи с неудовлетворительным состоянием каптажа можно привести Евпаторию, где эксплоатируется 2-й средиземноморской напорный горизонт. Вышележащий понтский водоносный горизонт имеет значительно более минерализованную и агрессивную воду. Последняя разъедает железные обсадные трубы скважин и при понижении уровня во' втором средиземноморском горизонте (в связи с эксплоатацией последнего) поступает в скважину, смешиваясь с водой нижнего (второго средиземноморского) горизонта.
Для иллюстрации приведем данные об изменении состава подземных вод в Евпатории (табл. 1).
Принц (5) описывает значительное изменение минерализации грунтовой воды за 14 лет эксплоатации водопровода в г. Зальцведеле и связывает увеличение хлора и жесткости воды с подсасыванием глубинных минерализованных вод.
2. Изменение состава подземных вод при подсасывании из других участков того же водоносного
горизонта
В одном и том же водоносном горизонте в разных пунктах, нередко близко расположенных друг от друга, а иногда и на разной глубине, состав воды в природных условиях изменяется. Например, в районе Курска при расстоянии между отдельными пунктами до 4 км в сено-манском водоносном горизонте наблюдались такие изменения состава
Таблица I. Изменение состава воды второго средиземноморского водоносного горизонта в Евпатории
Скважина с хоро- Скважина с ветхи-
Компоненты шими обсадными ми обсадными
трубами трубами
Вкус............. Приятный Солоноватый
Температура (в°С;...... 17,5° 17,5°
в мг^ . . •....... 46,4 59,1
СГ . . •.......... 24,2 16,6
244 720
бо: . ........... 22,8 48
мн;; ........... Нет 21,2
N0^ Ы03, . . . • •..... Нет Нет
воды: общая жесткость колебалась от 8,2 до 41,65 немецкого градуса, окись кальция —от 45,5 до 237,5 мг/л, хлор — от 5,8 до 113,4 мг/л, серная кислота—от 10,8 до 103,2 мг/л. Такие изменения состава воды на столь сравнительно небольших расстояниях в этом водоносном горизонте вполне объясняются гидрогеологическими и санитарными условиями: в одних местах, где над сеноманскими песками нет мергельно-меловых отложений и где верх сеномана замещен аллювием (у Линева озера), вода мягкая и мало минерализованная; в районе Ямской слободы, где сеноман не защищен от загрязнений и где в этот горизонт просачиваются загрязненные воды (с фекалиями), мы наблюдаем повышение минерализации, связанное с загрязнением; в долине ручья 1Кур, где сеноман вскрыт на узкой полосе нижних террас этого ручья и рядом перекрыт мергельно-меловой толщей, мы наблюдаем жесткие, сильно железистые воды.
Такие условия вполне объясняют увеличение минерализации воды сеноманского горизонта при эксплоатации в колодцах поселка между Ямской слободой и Линевым озером; понижение уровня вызывает приток более минерализованных вод с других участков сеноманского горизонта. - , ' I
3. Изменение состава подземных вод в связи с процессами в зоне аэрации
В качестве примера изменения состава подземных вод в связи с процессами в зоне аэрации рассмотрим эксплоатацию надъюрского водоносного горизонта в Мытищах (около Москвы) 1. Эксплуатация началась с 1805 г., когда был устроен каптаж ключей. В 1853 г. уровень воды в,каптажах был понижен на 0,6 м. С 1893 г. перешли к захвату подземных вод трубчатыми колодцами и уровень воды снизился еще на 5,1 м. В 1903 г. уровень воды понизился еще на 7,4 м. Понижение уровня было связано с увеличением отбора подземных вод, который был в 1805 г. около 4 000 м3/сутки, а в 1903 г. дошел до 41 500 м3/сутки. На рисунке показаны по годам основные элементы режима подземных вод в Мытищах за период эксплоатации с 1805 по 1940 г., а именно: дебит водозабора, положение уровня воды, состав воды (сухой остаток, общая жесткость, серная кислота, хлор), а также годовое количество осадков.
Из графика на рисунке видно, что в связи с увеличением отбора подземных вод стал изменяться и состав воды. Можно отметить следующие изменения с начала эксплоатации и в период наибольшей мине-
1 По работе С. А. Озерова (1) и по последним (неопубликованным) исследованиям
автора. (
общ жестк
Ьбигмсест.
сух одр.
урроемо боды бк6лта)ке\ключаX
ингербал отпаНа-пир максимума изменения мине ■ рал из. от изменения ' расида 7леш^
сух ост
-\Q-paczod
И1923-1935и
Периоды I /№-//М?гг
П 1853 ~/В9г г г
шт-ти т-ш ут-ши.
шт-ши
91 «
П во 46
36 «
№■ Л.
V зо
ч>, *
/6
%30-&
в* I"
Сухой осгат
М1/Л
500 400 300 200 /00
30000 20000
Года |
рализация ©оды (1910 г.): сухой остаток примерно с 145 до 501,7 мг/л, общая жесткость с 6,25 до 21,7 немецкого градуса, серная кислота с 5—8 до 140 мг/л, хлор с 2,5 ДО' 5,1 мг/л и железо l(Fe203) приближенно с 0,31 до 1,3 мг/л.
Хотя изменение состава мытищинской воды было установлено, однако вопрос об истинных причинах изменения .состава воды выяснился нескоро. Первоначально был предложен ряд ошибочных гипотез, которые покоились на некоторых отдельных наблюдениях. Классическое исследование и верный анализ процессов изменения состава воды дал С. А. Озеров, который показал путем анализа данных о составе подземных вод в различных точках этого водоносного горизонта, путем экспериментов в районе водозаборов и путем лабораторных опытов следующее. В торфе имеются значительные запасы серы, которая находится в основном в нерастворимых соединениях. При осушении торфяных болот получается доступ кислорода, и в результате окислительных процессов образуется серная кислота. Последняя при насыщении торфа водой отнимает основания от солей более слабых кислот, образуя сульфаты. Часть серной кислоты остается свободной. Затем при просачивании осадков эти сульфаты растворяются, увлекаются вниз, попадают в водоносный горизонт и увеличивают минерализацию воды. Такие процессы были обнаружены в Мытищах на участках водоносного горизонта, перекрытого сверху торфами.
Из графика на рисунке следует, что максимум минерализации отстал от максимума расхода и минимума положения уровня на i7 лет. Это связано со сроками, необходимыми при данных условиях для процессов осушения болот, аэрации их, образования сульфатов, растворения их и времени движения воды нового состава до водозабора.
Уменьшение отбора воды в Мытищах {после 1903 г.) до 80 000—35 000 м3/сутки за период с 1917 по 1936 г. привело к некоторому уменьшению минерализации (сухой остаток — около 320 мг/л, общая жесткость — около 15 немецких градусов и серная кислота — около 54 мг/л). Снижение расхода после 1936 г. вызвало также и дальнейшее снижение минерализации воды (см. рисунок).
Таким образом, для гидрогеологических условий типа Мытищинского надъюрского водоносного горизонта изменение состава воды при экс-плоатации связано с величиной расхода водозабора и понижения уровня подземных вод и с процессами в зоне аэрации. Подобное же явление имело место и в Бреславле (8).
4. Изменению состава подземных вод при подсасывании поверхностных соленых вод
При эксплоатации подземных вод, дренировавшихся в естественных условиях в море и вообще в соленые водоемы (или не изолированных от них), иногда наблюдается повышение минерализации указанных подземных вод.
Такое явление произошло в районе водозаборов водопровода Азов-сталь (около Мариуполя)1. В водоносном горизонте, приуроченном к известнякам среднего сармата, в 500—800 м от берега Азовского моря устроены водосборы из скважин. Из этих скважин в 1939 г. откачивалось 4 500 м3/сутки; при этом отметка уровня воды в центре депрес-сионной воронки снизилась в среднем до —2 м абс. высоты ¡(на 3,10—4,37 м ниже против прежнего уровня). Так как отметки уровня соленой воды Азовского моря и р. Кальмиус колеблются от +1,2 до —1,1 м абс. высоты, то гидравлический уклон получился от моря и от р. Кальмиус к водосборам; конечно, по тому же направлению пошло и
1 По данным Я. П. Озолина (2).
движение воды. В связи с этим резко увеличилась минерализация подземных вод, что видно из табл. 2.
Таблица2. Изуенение состава подземных вод в районе Мариуполя
Компоненты 1935 г. 1939 г.
Общая жесткость в немецких градусах . . . • .... . . Хлор (С1) в мг/л....... Серная кислота (504) в мг/л . Сухой остаток в мг/л .... 19— 31 196- 215 288- 354 800—1000 46— 67 360— 486 720-1500 1 800—220
Подобное же явление наблюдалось в подрусловом напорном потоке в Инкерманской долине в Крыму в части, ближайшей к Черному морю.
Чтобы не было движения подземных вод от моря или соленых озер в водоносный горизонт, уровень воды в последнем нельзя понижать ниже отметки1 уровня воды моря (соленого озера), а последнее требование ограничивает величину отбора подземных вод.
5. Об изменении состава подземных вод при инфильтрации из рек и при искусственных подземных
водах
При получении подземных вод путем береговой инфильтрации следует рассчитывать на такую скорость фильтрации и время движения воды до каптажей, чтобы получилось достаточное очищение поверхностных вод от бактерий.
В Сочи эксплоатируется аллювиальный водоносный горизонт, приуроченный к гравийно-галечниковой с песком толще мощностью около 30 м. Водозабор состоит из 4 шахтных колодцев глубиной от 7,35 до в,64 м. Ближайший колодец отстоит на 100 м от берега р. Сочи. Из колодцев откачивается 10 000—20 000 м3/сутки. В начале эксплоатации в 1934 г. годовое изменение общей жесткости воды в р. Сочи имело амплитуду 3,56 немецкого градуса (от 5,4 до 8,96) и в грунтовых водах 1 немецкий градус (от 7,4 до 8,4). В 1939 г. годовая амплитуда изменения общей жесткости грунтовых вод повысилась до 1,5 немецкого градуса. Это, очевидно, объясняется более быстрым обменом грунтовых вод в связи с их эксплоатацией.
До эксплоатации участок водозабора находился в неблагоприятном санитарном состоянии. В связи с этим на участке водозабора была установлена зона санитарной охраны «строгого режима». Это мероприятие весьма заметно оказалось на улучшении состава грунтовых вод, что видно из табл. 3.
Из табл. 3 следует, что при надлежащих гидрогеологических, технических и санитарных условиях состав воды при береговой инфильтрации получается совершенно удовлетворительный с точки зрения гигиенической оценки.
У нас в СССР ряд водопроводов получает воду из поверхностных водоемов путем береговой инфильтрации (Старый Рутченковский и Голубовский водопроводы в Донбассе и ряд других).
По опытам с искусственными подземными водами во Франкфурте-на-!Майне (5) вода р. 'Майн после пути в 20 м со скоростью около
1 Отметки уровней следует определять по приведенным к удельному весу «едините столбам воды в море и в водоносном горизонте. Отметки уровней воды следует определять не в каптажных сооружениях, а между ними (в самом водоносном горизонте) и соленым водоемом.
2 Гигиена и санитария, № 4
О
0,5 м/сутки в песчано-гравелистых отложениях бактериологически сравнялась с грунтовой водой.
Таблица 3. Изменение состава аллювиальных вод в р. Сочи
Год Жесткость общая в немецких градусах Сухой остаток в мг/л Окисля-емость Оз в мг/л N1-1' 4 в мг/л С1' в мг/л БО»" в мг/л N0' • в мг/л Бактериологические данные
количество колоний в 1 см» коли-титр
1934 до эксплоатации . 1940. . 7,75 7,45 123,0 160,5 1,74 0,52 Следы Нет 4,2 4,5 14,0 12,8 Следы Нет 10-34570 2—21 1—100 <200-500 1
При очистке водопроводной воды на медленных фильтрах скорость-составляет около 2,5 м/сутки при общей мощности фильтрующего и поддерживающего слоя около 0,8 м.
Достаточно детальных исследований оо оптимальной береговой фильтрации для получения чистой воды не производилось. Выбор допустимых скоростей средней береговой фильтрации и расстояния кап-тажных сооружений от берега следует делать в зависимости от свойств водоносного слоя и размещения водосборов.
По практическим соображениям минимальное расстояние каптажа от берега я рекомендую принимать не меньше 10 м для мелких песков и не менее 25 м для гравелистых отложений, увеличивая это расстояние при опасностях размыва берега. Среднюю скорость береговой фильтрации по вышеизложенным соображениям рекомендую принимать не более 2,5 м/сутки (как при медленной фильтрации на очистных сооружениях).
6. О возможности изменения состава пресных в о д,-плавающих на соленых водах
В местах, близких к морю, соленая морская вода иногда проникает в водоносные горизонты, однако пресные воды часто как бы плавают-поверх морской воды, не смешиваясь с ней, вследствие разницы удельного веса. Если же при откачке создать большую депрессию уровней, то равновесие пресной и соленой воды нарушится и наступит засоло-нение пресной воды. Такое явление наблюдалось по берегу Каспийского моря в районе 1Красноводска.
7. О вероятном влиянии уменьшения давления в водоносном горизонте на состав подземных вод
При эксплоатации подземных вод в районе водозаборов образуются депрессионные воронки уровней, т. е. появляются участки с пониженным давлением сравнительно с окружающими участками. Поэтому подземная вода, притекающая к водозаборам, попадает из зоны более высоких давлений в зону меньших давлений. В связи с изменением физических условий может нарушиться равновесие растворенных веществ в воде и измениться состав воды.
Такое явление мы наблюдали в некоторых напорных водах. Например, при исследовании химического состава осадков в водоносном слое около забоя юрских скважин городского водопровода в Киеве, поданным Е. Ф. Там, обнаружено в процентах от общего веса осадка^
гидроокиси железа 59,6°/« и сернистого железа 31,46%. При бурении новых скважин, т. е. до эксплоатации этих пунктов, в водоносном слое таких осадков не обнаружено.
8. О загрязнении подземных вод
Изменение состава подземных вод может получиться в результате их загрязнения. При этом наблюдается загрязнение не только грунтовых, но и артезианских вод. Пути и причины загрязнений весьма разнообразны.
Возможность загрязнения неглубоких подземных вод при отсутствии необходимых санитарных охранных мероприятий достаточно понятна.
В качестве примера приведем в табл. 4 данные проф. Познякова 1 о загрязнении грунтовых вод, служащих источником водоснабжения
Таблица 4. Загрязнение грунтовых вод в Николаеве
Год Сухой остаток в мг/л сг в мг/л в мг/л N03' в мг/л Окисляемость о2 в мг/л Общая жесткость в немецких градусах Примечание
1914. . . 149 26 0 6,3 1Г 5,3 _
1926 . . . 700 200 Следы 20,1 20 24 Округленно
Николаева. Данные анализа 1926 г. показывают на весьма интенсивное загрязнение {окисляемость, хлор и пр.).
Загрязнение глубоких и, в частности, артезианских подземных вод происходит чаще всего через скважины, но встречаются случаи близкой природной связи глубоких водоносных горизонтов с верхними водоносными горизонтами, которые могут легко загрязняться.
Пример загрязнения артезианских водоносных горизонтов в 'Москве описан И. Р. Хецровым (7).
При надлежаще организованной зоне санитарной охраны ухудшения качества подземных вод, даже неглубоких, можно избежать.
Выводы
1. При эксплоатации подземных вод состав их большей частью изменяется мало. Однако нередки случаи, когда происходит заметное изменение состава подземных вод с ухудшением их качества.
2. Наиболее устойчивый состав подземных вод при их эксплоатации наблюдается в водоносных горизонтах, приуроченных к зернистым породам, и в глубоких водоносных горизонтах.
3. Основной причиной изменения состава подземных вод при эксплоатации является нарушение естественного режима в связи с отбором подземных вод и вызванным им понижением уровней.
4. Изменение состава подземных вод по времени отстает от . момента возникновения фактора, влияющего на это изменение. '*
I
ЛИТЕРАТУРА
1. Озеров С. А., Мытищинская вода и причины увеличения ее жесткости. Труды комиссии, организованной Московским городским общественным управлением
1 «ЕНсти Науково-дослщчего шституту водного господарства Укра1ни», т. IV,
ч. 1, 1929—1930. ... ;
по исследованиям воды, вып. 2, изд. Московской городской управы, М., 1915. — 2. О з о л и н Я. П., Гидрогеологические исследования для целей водоснабжения Мариупольского металлургического завода Азозсталь, 1938—1940, ВОДГЕО. Рукопись.— 3. Плотников Н. А., Раздел «Захват подземных вэд», в книге «Водоснабжение на железнодорожном транспорте», часть 1, под ред. С. X. Азерьер, ОНТИ, М„ 1940. — 4. Плотников Н. А., Водоснабжение промышленных предприятий и населенных мест, часть I, раздел «Захват подземных вод», ОНТИ, М. — Л., 1936. — 5. Принц Е., Гидрогеология, Сепьхозиздат, М. — Л., 1932. — 6. С е м и х а-тов А. Н„ Подземные ^оды СССР, часть 1, ОНТИ, М., 1933, —7. X е ц р о в И. Р., Артезианские и грунтовые воды Москвы, ОНТИ, М., 1937.
Подполковник мед. службы доц. К. К. БОГОЛЮБОВ
О природе бактерицидно действующего фактора в воде
Из кафедры военно-морской гигиены Военно-морской медицинской академии
Известно, что кишечные палочки, внесенные в воду, постепенно отмирают. Это явление имеет место в самых разнообразных условиях: в дестиллированной воде и в растворах солей, в пресной и морской воде и в воде минеральных источников, в естественных условиях, в (водоеме и в пробах воды, сохраняемых в лабораторных условиях. Отмирают как лабораторные штаммы, искусственно введенные в воду, так и кишечные палочки, уже находившиеся в ней.
Отмирание это происходит в разных случаях с различной скоростью, иногда очень быстро, как бы под влиянием какого-то бактерицидно действующего фактора. В то же время достаточно устранения этого фактора, чтобы вызвать размножение бактерий, хотя бы временного характера. Повидимому, для такого размножения обыкновенные воды являются благоприятной средой, и в них имеются для этого достаточные количества питательных веществ.
В литературе высказывались самые различные предположения о природе бактерицидно действующего фактора в воде, но вопрос этот и по настоящее время не может считаться разрешенным. Нам удалось в опытах с невской водой сделать некоторые наблюдения, которые могут, как нам кажется, пролить свет на природу этого фактора.
Опыты 1 ставились нами по следующей методике. Вода разливалась по 100—150 мл в стерильные колбочки из простого стекла емкостью в 200 мл. Вода в колбочках выдерживалась под ватными пробками в темноте при заданной температуре в течение 20 суток. Периодически в воде определялся титр кишечной палочки по методу последовательных десятикратных разведений. Перед посевом вода в колбочках взбалтывалась. Для посева применялась культура кишечных палочек как свежевыделенных из воды, так и лабораторных штаммов В. coli com-munae. Отмирание кишечных палочек в воде мы признавали в том случае, если при последовательных определениях отмечался сдвиг титра минимум на два десятикратных разведения, т. е. имелось уменьшение числа бактерий минимум в 100 раз. В случае размножения кишечных палочек сдвиг титра обычно был выражен очень резко — на 4—5 и более десятикратных разведений.
В сырой невской воде кишечные палочки, находившиеся в пробах, постепенно отмирали. Это отмирание было отчетливо заметно при температуре воды 35—37° большей частью через 5—6 суток, при темпе-
« Экспериментальная часть работы проведена в научно-исследовательской лаборатория коммунальной гигиены Ленгорздравотдела.
