CC BY
441
[гиена и санитария 6/2013
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.7:546.26.027:547]:006.03
Е.А. Кузьмина1, Е.О. Кузнецов1, Н.В. Смагина1, Т.В. Слышкина1, Р.Л. Акрамов1, Л.А. Брусницина2, ГБ. Ницак2,
С.В. Никонова2
ОРГАНИЧЕСКИЙ УГЛЕРОД: ВОПРОСЫ ГИГИЕНИЧЕСКОГО РЕГЛАМЕНТИРОВАНИЯ
и гармонизации
[ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 620014, Екатеринбург; 2МУП «Водоканал», 620075, Екатеринбург
Настоящая статья посвящена изучению возможности использования общего органического углерода в качестве нормируемого показателя в питьевой воде, а также вопросам гигиенического регламентирования и гармонизации этого показателя с нормативами других государств. Результаты трехлетних исследований, проведенных МУП «Водоканал» Екатеринбурга, позволяют предложить в качестве наиболее информативного и достоверного индикаторного показателя наличия органических веществ в питьевой воде содержание общего органического углерода в сравнении с регламентируемыми в настоящее время перманганатной окис-ляемостью, химическим и биохимическим потреблением кислорода.
Ключевые слова: органический углерод; питьевая вода; перманганатная окисляемость; химическое и биохимическое потребление кислорода.
E.A. Kuzmina1, E.O. Kuznetsov1, N.V Smagina1, T. V Slyshkina1, R.L. Akramov1, L.A. Brusnitsina2, G. B. Nitsak2, S.V Nikonova2 - THE ORGANIC CARBON - ISSUES OF HYGIENIC REGULATION AND HARMONIZATION
1«Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers», 620014, Yekaterinburg , Russian Federation; 2«Vodokanal», 620075 , Yekaterinburg, Russian Federation
This study is devoted to the investigation of possibility to use the total organic carbon as regulated index in drinking water as well as to the issues of hygienic regulation and harmonizing this index with the standards of other countries. Basing on the results of 3 years lasting investigation carried out by Municipal Unitary Enterprise “Vodokanal” of Yekaterinburg city permits to propose as the most informative and reliable index of the presence of organic substances in drinking water the content of total organic carbon in comparison with currently regulated permanganate oxidability, chemical and biochemical oxygen consumption.
Key words: total organic carbon; drinking water; permanganate oxidability; chemical and biochemical oxygen consumption.
Введение
Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является одной из важнейших задач государства, направленных на поддержание и защиту здоровья населения. В условиях обострения экологической обстановки, интенсивного загрязнения как поверхностных, так и подземных централизованных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения техногенными продуктами хозяйственной деятельности человека, резкого увеличения химического разнообразия загрязняющих соединений становится актуальной необходимость контроля воды водоисточников и питьевой воды на всех стадиях процесса водоподготовки с привлечением современных методов лабораторного контроля.
Основными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения крупных населенных пунктов в Уральском регионе являются поверхностные водоемы.
В настоящее время воды поверхностных источников загрязнены органическими веществами как природного, так и антропогенного происхождения.
На многих территориях в процессе водоподготовки для дезинфекции питьевой воды традиционно используют хлор или другие хлорсодержащие дезинфицирующие средства, которые при взаимодействии с органическими веществами образуют токсичные продукты трансформации, форма и количество которых в основном зависят от содержания в воде органических соединений.
д ля корреспонденции: Кузьмина Елена Анатольевна, risk@ ymrc . ru
Достаточно перспективным индикаторным показателем, отражающим общее содержание в воде органических веществ, является общий органический углерод - ООУ (Total organic carbon - TOC).
В Европейском Союзе (ЕС), согласно Директиве 98/83/ЕС Совета «О качестве воды, предназначенной для употребления людьми» [1], ООУ (ТОС) выступает в роли индикаторного показателя. В документе не указано конкретное значение данного показателя, однако обозначено, что не должно быть аномальных изменений уровня ООУ В случае изменения содержания ООУ необходимо проведение дополнительного мониторинга отдельных органических соединений. Данная директива распространяется на воду природную или после обработки, поступающую в распределительную сеть, а также из цистерны (бутылок, контейнеров) либо индивидуального источника производительностью более 10 м3, обслуживающего более 50 человек. Способ обработки воды не уточняется.
В США Агентством по охране окружающей среды (EPA) принято содержание ООУ на уровне 4 мг/л в качестве предела для образования тригалогенметанов в сырой питьевой воде, подлежащей хлорированию. В Канаде (Британская Колумбия), согласно директиве [2], для воды, прошедшей обеззараживание хлорированием, установлено значение органического углерода 4 мг/дм3 Рекомендуемое значение - 2 мг/дм3 .
В Японии установлен стандарт на ООУ (ТОС) для питьевой воды независимо от способа очистки 3 мг/дм3 [3].
В Российской Федерации органический углерод является одним из показателей качества бутилированной воды согласно СанПиН 2.1.4.1116-2002 «Питьевая вода.
60
Рис. 1. Изменение уровней ООУ и ПО в воде источника и после водоподготовки на ЗФС с июня 2009 г. по июнь 2012 г. Здесь и на рис.4, 5: ЗФС - западная фильтровальная станция; здесь и на рис. 2, 3 исх. - исходный.
Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества». Для воды высшей категории предельное значение органического углерода составляет 5 мг/дм3, для воды первой категории - 10 мг/дм3 . В отношении воды централизованного водоснабжения данный норматив не установлен [4].
Одним из наиболее сложных и важных вопросов в системе обеспечения и контроля качества питьевой воды являтся количество и состав контролируемых показателей, определяющих в совокупности интегральную качественную оценку воды, ее безопасность и безвредность для человека.
Содержание органических веществ в воде характеризуется показателями окисляемости воды, биохимической потребности в кислороде, содержания органического углерода. Перманганатная окисляемость (ПО)
измеряется в единицах массы иона кислорода в составе перманганата калия, требуемого на окисление органических соединений, химическое потребление кислорода (ХПК) - количество кислорода, требуемого для химического окисления соединений в воде при использовании сильного окислителя (в большинстве стандартных методов бихромат калия).
Помимо органических соединений, в показатель хПК и ПО также могут входить образовавшиеся в результате химических взаимодействий нитриты, бромиды, йодиды, некоторые оксиды металлов и кислородсодержащие соединения серы. Ни один из этих методов не дает представления о количестве нахождения органического и неорганического углерода в объекте анализа. Кроме того, некоторые органические молекулы (например, бензол и его производные) относительно устойчивы к бихромат-
Рис. 2. Изменение уровней ООУ и ПО в воде источника и после водоподготовки на ГСВ с июня 2009 г. по июнь 2012 г. Здесь и на рис. 4, 5: ГСВ - головные сооружения водопровода.
61
[гиена и санитария 6/2013
Рис. 3. Изменение уровней ООУ и ПО в воде источника и после водоподготовки на ФСС с июня 2009 г. по июнь 2012 г. Здесь и на рис. 4, 5: ФСС - фильтровальная станция «Сортировочная».
ному окислению и могут давать ошибочно низкое значение ХПК.
Биохимическое потребление кислорода (БПК) - показатель, определяемый при окислении органических веществ природных вод не химическими веществами, а биохимическими воздействиями микроорганизмов в аэробных условиях. При определении БПК5 окисляется примерно 70 % легкоокисляющихся органических веществ, за 10-20 сут - соответственно 90 и 99 % [5].
По сравнению с ПО, ХПК и БПК инструментальный метод определения ООУ наиболее информативен и имеет значительные преимущества: прямой способ определения ООУ, значительную экономию трудозатрат на выполнение анализа (автоматизация процесса, время определения 3-15 мин), высокую достоверность результатов (отсутствие мешающих влияний) и минимальную пробоподготовку (фильтрование, дегазирование).
В целях обоснования новых эффективных и безопасных для здоровья методов водоподготовки питьевой воды, прогноза образования побочных продуктов ее обеззараживания, оценки возможности использования различных вариантов смешивания воды источников, гармонизации методов установления нормируемых значений и подходов к их контролю на базе ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора совместно с МУП «Водоканал г. Екатеринбурга» и ФБУЗ «ЦГиЭ в Свердловской области» выполняется научная работа в рамках утвержденной отраслевой программы «Гигиеническое обоснование минимизации рисков для здоровья населения России» до 2015 г. по разработке норматива по общему органическому углероду в исходной воде источника хозяйственно-питьевого водоснабжения и питьевой воде.
В рамках выполнения отраслевой программы на первом этапе планировалось решение следующих задач:
Рис. 4. Изменение уровней ООУ и БПК5 в исходной воде на ЗФС, ГСВ и ФСС с июня 2009 г. по июнь 2012 г. БПК - биологическое потребление кислорода.
62
Рис. 5. Изменение уровней ООУ и ХПК в исходной воде на ЗФС, ГСВ и ФСС с июня 2009 г. по июнь 2012 г. ХПК - химическое потребление кислорода.
- научный поиск данных о нормируемых значениях ООУ в международной практике;
- сбор и сравнительный анализ данных мониторинга по ООУ, ХПК, БПК и ПО за трехлетний период в воде источников централизованного питьевого водоснабжения и после процессов водоподготовки.
Материалы и методы
Объектом исследования являлась вода источников и вода после водоподготовки. В распределительную сеть Екатеринбурга питьевая вода поступает с трех станций с различными схемами водоподготовки: западной фильтровальной станции (ЗФС), головных сооружений водопровода (ГСВ) и фильтровальной станции «Сортировочная» (ФСС). Поверхностная вода поступает на ЗФС с Волчихинского водохранилища, на ФСС - с Верх-Исетского водохранилища, на ГСВ поступает смешанная вода в разном соотношении.
С 2009 по 2012 г. включительно на базе центральной лаборатории МУП «Водоканал г. Екатеринбурга» еженедельно отбирались пробы воды источников и после водоподготовки для определения показателей ООУ, ПО, ХПК и БПК. ООУ определялся согласно действующей методике ГОСТ Р 52991-2008 «Вода. Методы определения содержания общего и растворенного органического углерода» на анализаторе общего углерода TOC-VCPH фирмы Shimadzu Corporation; ПО, ХПК и БПК - по стандартизированным методикам [6-8]. Полученные результаты позволяют в сравнении рассмотреть сезонные изменения данных показателей, а также установить взаимосвязи между ними.
Результаты и обсуждение
Среднее значение содержания ООУ в исходной воде ЗФС равно 9,23, ГСВ - 9,62, ФСС - 10,83 мг/дм3. Стоит отметить, что в целом уровень ООУ в Волчихинском водохранилище ниже на 10-20 % в зависимости от сезона, чем в Верх-Исетском.
Увеличение содержания ООУ в исходной воде ЗФС, ГСВ и ФСС в период с июня по сентябрь связано главным образом с активизацией жизнедеятельности фито-
планктона - массовым развитием и последующим отмиранием в основном сине-зеленых водорослей. Это подтверждают и совмещенные графики, характеризующие изменение ООУ и ПО, приведенные на рис. 1-3 соответственно.
Средние значения содержания ООУ в воде перед подачей в разводящую сеть составляют 5,24 (ЗФС), 5,85 (ГСВ) и 7,46 (ФСС) мг/дм3. В среднем в зависимости от сезона в процессе водоподготовки снижение уровня ООУ происходит на 15-35 % по сравнению с водой источника. Вода после водоподготовки имеет гораздо меньшие колебания уровня ООУ по сравнению с водами поверхностных источников, что говорит об эффективности процесса очистки воды в отношении органических веществ.
Пиковые значения на графиках приходятся на июнь -сентябрь 2010 г., обусловленные аномально стабильным антициклоном на территории Свердловской области. Кривые, характеризующие ХПК, практически не отражают изменение суммарного содержания органических веществ в воде (рис. 4, 5).
По результатам статистической обработки данных за три года можно отметить, что содержание ООУ сильно коррелирует с ПО как в отношении воды источника, так и воды после водоподготовки, что наглядно видно на рис. 1-3. Оценки содержания ООУ и БПК5 хорошо коррелируются в исходной воде ЗФС, не так сильно - для исходной воды ГСВ. В воде, поступающей на ФСС, положительная линейная связь между содержанием ООУ и БПК- практически отсутствует. Для показателей ООУ и ХпК отмечается слабая линейная зависимость.
Выводы. 1. Поиск нормативных значений в международной практике для питьевой воды показал, что средние значения ООУ установлены в пределах от 2 до 4 мг/дм3
2. Уровень ООУ после водоподготовки снижается до 35 % и в среднем составляет 6 мг/дм3
3. Выявлена по данным трехлетнего еженедельного мониторинга четкая зависимость подъема уровня ООУ в летний период, что, вероятно, обусловлено активизацией жизнедеятельности фитопланктона.
63
[гиена и санитария 6/2013
4. Результаты мониторинга показателей, косвенно характеризующих содержание органических соединений в питьевой воде (ХПК, БПК, ПО), в сравнении со значениями ООУ не отражают их истинного содержания и тем самым снижают свою информативность и представление об образовании побочных продуктов водоподготовки.
5. Полученные результаты явились обоснованием для подготовки расширенной программы годового мониторинга показателей качества воды источника и после водоподготовки на трех станциях с различными вариантами смешивания воды для целей установления нормативного значения ООУ в Российской Федерации.
литер атур а
1. Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption. Official Journal of the European Communities. 5.12.1998; L330/32-54.
2 . Moore D. Ambient water quality criteria for organic carbon in British Columbia. Environment and Resource Management Department, Ministry of Environment, Lands and Parks; 1998.
3. Drinking Water Quality Standards in Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare . 2010 .
4. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. М.; 2001.
5. Беликов С.Е., ред. Водоподготовка: Справочник. М.: АкваТерм; 2007.
6. ПНД Ф 14.1:2:4.154-99. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений перманганатной окисляе-мости в пробах питьевых, природных и сточных вод. М.; 1999.
7. ПНД Ф 14.1:2:4.190-03. Методика определения бихроматной окисляемости (химического потребления кислорода) в пробах природных, питьевых и сточных вод фотометрическим
методом с применением анализатора жидкости «флюорат-02». М.; 2003.
8. ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97. Методика выполнения измерений величины биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн.) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах. М.; 1997.
Reference s
1. Council Directive 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption
2 . Ambient Water Quality Guidelines for Organic Carbon in British Columbia, Canada
3. Drinking Water Quality Standards in Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, April 2010
4. SanPin 2.1.4.1074-01. Drinking water Hygienic requirements for water quality of centralized drinking water supply. Moscow; 2001 (in Russian) .
5. Water: A Handbook. / Ed. Ph.D., member of the Academy of Industrial Ecology, SE Belikov. Moscow: Aqua-Therm, 2007. - 240 (in Russian)
6. PND F 14.1:2:4.154-99. Quantitative chemical analysis of the water. Methods for measuring the permanganate oxidation in samples of drinking, natural and waste water. Moscow; 1999 (in Russian)
7. PND F 14.1:2:4.190-03. Methods of determining the dichromate oxidation (chemical oxygen demand) in samples of natural, drinking and waste water photometric method using liquid analyzer “Fluorat-02” Moscow; 2003 (in Russion).
8. PND F 14.1:2:3:4.123-97. Methods for measuring values of biochemical oxygen demand after n-days incubation (BPKpoln . ) in the surface of fresh, ground (ground), drinking water, waste and effluent. Moscow; 1997; (in Russian).
Поступила 14.03.13
Гигиеническая оценка рисков здоровью
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.7:546.815]:616-053.2
И. О. Байдаулет1, З. И. Намазбаева2, Г. Н. Досыбаева1, Л. Т. Базелюк2, Ж. Б. Сабиров2, Д. С. Кусаинова2
факторы риска для здоровья детского населения в напряженных экологических условиях загрязнения свинцом
Международный Казахско-Турецкий университет им. X. А. Яссави, 160006 г. Шымкент, Казахстан ; 2РКГП «Национальный центр гигиены труда и профессиональных заболеваний» Минздрава РК, 100017, г. Караганда, Казахстан
Неблагоприятные экологические условия г. Шымкента значительно повышают опасность накопления свинца в организме у детей третьего поколения населения, проживающего на загрязненных территориях, вызывают нарушения антиоксидантной защиты в респираторной системе, значительно снижают барьернозащитные свойства клеточных систем местного иммунитета, нарушают процессы гемопоэза. Проведенная статистическая обработка данных позволила выявить корреляционную зависимость между накоплением свинца в почве и изменением функциональной активности клеток буккального эпителия щек, активностью каталазы в конденсате выдыхаемого воздуха. К гематологическим признакам свинцовой интоксикации относится не только количество ретикулоцитов, но и поправка (RPI) на изменение с учетом процесса созревания ретикулоцитов при циркуляции в периферической крови в качестве раннего критерия токсической анемии.
Ключевые слова: здоровье детей, донозологическая диагностика, свинец в почве, Шымкентский свинцовый завод
I.O. Baidaulet1, Z. I. Namazbaeva2, G.N. Dosybayeva1, L. T. Bazeluk2, Zh. B. Sabirov2, D.S. Kusainova2 - RISK FACTORS FOR CHILDREN'S POPULATION HEALTH IN STRESSED ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF LEAD POLLITION
international Hoca Ahmet Yesevi Turkish-Kazakh University, 161200, Shymkent, Kazakhstan; 2National Centre of Labour Hygiene and Occupational Diseases, 100027, Karaganda, Kazakhstan
64
