Научная статья на тему 'Оценка качества питьевой воды и риска для здоровья населения'

Оценка качества питьевой воды и риска для здоровья населения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
2951
414
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАРАБАШ / ПИТЬЕВАЯ ВОДА / ТОКСИЧНОСТЬ / КАНЦЕРОГЕННЫЙ РИСК / KARABASH / DRINKING WATER / TOXICITY / CARCINOGENIC RISK

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Коньшина Лидия Геннадьевна, Лежнин Владимир Леонидович

Город Карабаш возник вокруг медеплавильного завода, использующего местную медную руду, в состав которой входят: цинк, сера, барий, бериллий, мышьяк, марганец, свинец, сурьма, хром, кадмий, галлий, индий, скандий, таллий, германий, осьмий и др. Централизованное водоснабжение города организовано из озера Серебры и водохранилища на реке Большой Киалим. Часть населения пользуется колодцами, скважинами и родниками. В озере Серебры и питьевых подземных водах обнаружены значительные концентрации нитратов, марганца, мышьяка, кадмия, железа, свинца, бария, никеля, ртути, цинка. Наибольшей токсической опасности от употребления воды подвергаются жители, использующие воду Серебрянского водопровода (индекс опасности для детей/взрослых 2,75/1,1) и источников децентрализованного водоснабжения (индекс опасности для детей/взрослых 2,35/1,0). Максимальные коэффициенты опасности рассчитаны для нитратов, мышьяка и сурьмы. К системам, испытывающим наибольшее токсическое воздействие, относятся пищеварительная, сердечно-сосудистая, эндокринная, нервная система и кожа. Канцерогенная опасность обусловлена соединениями мышьяка, шестивалентного хрома и дихлорэтана. Канцерогенный риск для воды из источников децентрализованного водоснабжения составляет 9,6E-05, для воды Киалимского водохранилища 7,3E-05. Максимальной канцерогенной опасностью обладает вода Серебрянского водопровода, риск достигает 2,17E-04 и характеризуется как неприемлемый.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Коньшина Лидия Геннадьевна, Лежнин Владимир Леонидович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ASSESSMENT OF THE QUALITY OF DRINKING WATER IN THE INDUSTRIAL CITY AND RISK FOR PUBLIC HEALTH

Karabash city sprang up around the copper plant that uses local copper ore, which was composed of zinc, sulfur, barium, beryllium, arsenic, manganese, lead, antimony, chromium, cadmium, gallium, indium, scandium, thallium, germanium, osmium, and others. Centralized water supply for the city is organized from the lake Serebry and the flowage on the river B. Kialim. Part of the population uses water wells, voids and springs. In Serebry Lake and drinking groundwater there were found significant concentrations of nitrates, manganese, arsenic, cadmium, iron, lead, barium, nickel, mercury and zinc. There are most exposed to toxic hazards from drinking water persons using water from Serebry aqueduct (hazard index for children/adults 2.75/1.1, respectively) and decentralized water supply sources (hazard index for children/adults 2,35/1,0). Maximal hazard coefficients were calculated for nitrates, arsenic and antimony. Among the systems mostly exposed to toxic effects are digestive, cardiovascular, endocrine, nervous system and skin. Carcinogenic risk is caused by arsenic compounds, hexavalent chromium, and dichloroethane. Carcinogenic risk from water sources of decentralized water supply is 9,6 E-05, for water from Kialim reservoir 7,3 E-05. Maximum carcinogenic risk is associated with the water from the Serebry aqueduct, the risk reaches 2,17 E04 and is characterized as unacceptable.

Текст научной работы на тему «Оценка качества питьевой воды и риска для здоровья населения»

Гигиена окружающей среды и населенных мест

О КОНЬШИНА Л.Г, ЛЕЖНИН В.Л., 2014 УдК 613.31:628.1

Коньшина Л.Г., Лежнин В.Л.

оценка качества питьевой воды и риска для здоровья населения

ФГБУН «Институт промышленной экологии Уральского отделения РАН», 620219, Екатеринбург

Город Карабаш возник вокруг медеплавильного завода, использующего местную медную руду, в состав которой входят: цинк, сера, барий, бериллий, мышьяк, марганец, свинец, сурьма, хром, кадмий, галлий, индий, скандий, таллий, германий, осьмий и др. Централизованное водоснабжение города организовано из озера Серебры и водохранилища на реке Большой Киалим. Часть населения пользуется колодцами, скважинами и родниками. В озере Серебры и питьевых подземных водах обнаружены значительные концентрации нитратов, марганца, мышьяка, кадмия, железа, свинца, бария, никеля, ртути, цинка. Наибольшей токсической опасности от употребления воды подвергаются жители, использующие воду Серебрянского водопровода (индекс опасности для детей/взрослых 2,75/1,1) и источников децентрализованного водоснабжения (индекс опасности для детей/взрослых 2,35/1,0). Максимальные коэффициенты опасности рассчитаны для нитратов, мышьяка и сурьмы. К системам, испытывающим наибольшее токсическое воздействие, относятся пищеварительная, сердечно-сосудистая, эндокринная, нервная система и кожа. Канцерогенная опасность обусловлена соединениями мышьяка, шестивалентного хрома и дихлорэтана. Канцерогенный риск для воды из источников децентрализованного водоснабжения составляет 9,6E-05, для воды Киалимского водохранилища - 7,3E-05. Максимальной канцерогенной опасностью обладает вода Серебрянского водопровода, риск достигает 2,17E-04 и характеризуется как неприемлемый.

Ключевые слова: Карабаш; питьевая вода; токсичность; канцерогенный риск.

L. G. Konshina, VL. Lezhnin - ASSESSMENT OF THE QUALITY OF DRINKING WATER IN THE INDUSTRIAL CITY AND RISK FOR PUBLIC HEALTH

Institute of Industrial Ecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg, Russian Federation, 620219

Karabash city sprang up around the copper plant that uses local copper ore, which was composed of zinc, sulfur, barium, beryllium, arsenic, manganese, lead, antimony, chromium, cadmium, gallium, indium, scandium, thallium, germanium, osmium, and others.

Centralized water supply for the city is organizedfrom the lake Serebry and the flowage on the river B. Kialim. Part of the population uses water wells, voids and springs. In Serebry Lake and drinking groundwater there were found significant concentrations of nitrates, manganese, arsenic, cadmium, iron, lead, barium, nickel, mercury and zinc. There are most exposed to toxic hazards from drinking water persons using water from Serebry aqueduct (hazard index for - children/ adults 2.75/1.1, respectively) and decentralized water supply sources (hazard index for children/adults - 2,35/1,0). Maximal hazard coefficients were calculated for nitrates, arsenic and antimony. Among the systems mostly exposed to toxic effects are digestive, cardiovascular, endocrine, nervous system and skin. Carcinogenic risk is caused by arsenic compounds, hexavalent chromium, and dichloroethane. Carcinogenic risk from water sources of decentralized water supply is 9,6 E-05, for water from Kialim reservoir - 7,3 E-05. Maximum carcinogenic risk is associated with the water from the Serebry aqueduct, the risk reaches 2,17 E- 04 and is characterized as unacceptable.

Key words: Karabash, drinking water, toxicity, carcinogenic risk

Многие промышленные города располагаются в непосредственной близости от месторождений полезных ископаемых, которым они обязаны своим возникновением. Город Карабаш Челябинской обл. не является исключением, он построен в районе месторождения медной руды. В состав руды, кроме меди, в большом количестве входят цинк, серебро, сера, барий, бериллий, мышьяк, марганец, теллур, свинец, селен, сурьма, хром, кадмий, кобальт, золото, галлий, германий, индий, скандий, осмий и таллий. В течение десятилетий жители Караба-ша в питьевых целях используют местные водоисточники. Необходимо отметить, что естественные водоупоры в районе города отсутствуют, и между горизонтами подземных вод существует гидравлическая связь.

Поверхностные воды в городе, в первую очередь реки Сак-Элга и Аткус, являются приемниками загрязнений,

для корреспонденции: Коньшина Лидия Геннадьевна, e-mail: lida@ecko . uran . ru

связанных со сбросами Карабашского медеплавильного комбината (КМК), промышленными выбросами в атмосферу, а также инфильтрацией токсичных веществ из техногенных залежей (шлакоотвалов, пиритных хвостов и т.п.), самоизливом и откачками из действующих и брошенных горных выработок. Подземные воды первого и второго от поверхности водоносных горизонтов прежде широко использовались для индивидуального и централизованного водоснабжения, однако к настоящему времени количество действующих колодцев сократилось из-за снижения качества воды по уровню общей минерализации, содержанию сульфатов, железа, цинка, меди. Централизованное водоснабжение города организовано из удаленных поверхностных водоисточников, расположенных вне пределов Карабашской зоны опустынивания, - это озеро Серебры и Киалим-ское водохранилище (на реке Большой Киалим), в которых химические и бактериологические показатели не превышают действующих гигиенических нормативов.

5

[гиена и санитария 3/2014

Часть населения пользуется колодцами, скважинами и родниками.

Для обеззараживания воды из озера Серебры и Киа-лимского водохранилища предусмотрены хлораторные технологии. Серебрянский водопровод обеспечивает водой северную часть города с населением 2,5 тыс. человек. Киалимский водопровод снабжает водой около 7 тыс. человек. Разводящая сеть обоих водопроводов не закольцована. 5 тыс. человек для питьевых целей берут воду из 12 родников и более 70 действующих колодцев и скважин. Состав воды характерен для Уральского региона: повышенные уровни железа и марганца, низкое содержание йода и фтора. В воде также отмечаются более высокие, чем кларковые, а в отдельных случаях и предельно допустимые концентрации (ПДК) мышьяка, кадмия, свинца, ртути, меди, цинка, никеля, кобальта, бария, селена [1].

Доминирующим источником загрязнения в районе являлся КМК. В 80-е годы КМК в атмосферу ежегодно выбрасывалось свыше 160-180 тыс. т вредных веществ. Из них порядка 90% приходилось на диоксид серы. Сернистые соединения способствовали образованию кислотных осадков и переводу в водорастворимые формы таких относительно инертных элементов, как железо и алюминий. Кроме того, в составе выбросов присутствовали свинец (до 1,25 т), медь (1,4 т), цинк (2,5 т), мышьяк (1,0 т), а также оксид углерода, диоксид азота и др. В силу особенностей ветрового режима абсолютное большинство токсикантов оседало в ближайших окрестностях. Важно заметить, что все отвалы складированы без какой-либо предварительной подготовки поверхности. Согласно данным геохимических исследований, почвы города, исключая непосредственно прилегающие к промплощадке КМК, в порядке убывания отношения концентрации к фоновому уровню (Кс), загрязнены следующими веществами: ртуть (Кс 128-210 и выше), медь (40-100), сурьма (20-60) , серебро (20-50), свинец (20-40), мышьяк (15-30), висмут (10-30), цинк (5-15), никель (3-10). Уровни, близкие к кларковым значениям, установлены для хрома, олова, бария, молибдена, кадмия, кобальта при наличии локальных аномалий площадью от нескольких сотен квадратных метров до 1,0-1,5 км2. Большая часть почв в радиусе 15-20 км от КМК непригодна для выращивания овощей и ягод. Сочетание элементов в почвах на территории города почти полностью соответствует вещественному составу перерабатываемых медеплавильным комбинатом колчеданных руд [2, 3].

В ряде регионов мира, включая Россию, население вынужденно использует воду, не отвечающую нормативам. Так, в некоторых источниках водоснабжения Оренбургской обл. уровни кадмия могут достигать 0,007 мг/л, свинца - 0,04 мг/л, мышьяка - 0,023 мг/л [4, 5]. В Уганде используются подземные воды с содержанием железа от 0,3 до 4,9 мг/л, марганца до 2,0 мг/л, мышьяка 0,0050,009 мг/л, никеля до 0,12 мг/л, свинца до 0,011 мг/л, кадмия до 0,013 мг/л [6]. В горнорудном районе Бангладеш в подземных водах отмечены высокие концентрации мышьяка - от 0,01 до 0,049 мг/л [7]. При сравнении с подземными водами различных районов Московской обл. видно, что воды Карабаша характеризуются более высокими уровнями марганца, мышьяка, никеля, ртути, цинка, минерализации и жесткости [8] (табл. 1).

Цель и задачи исследования - оценка токсического и канцерогенного риска здоровью населения Карабаша, обусловленного химическим составом питьевой воды.

Таблица 1

Сравнительный состав (в мг/л) питьевых подземных вод (пределы колебаний)

Показатель Артезианские воды Московской обл. Питьевые воды Карабаша

Алюминий 0,01-4,1 < 0,02-0,49

Барий 0,02-0,63 < 0,005-0,1202

Бериллий < 0,00001 0,0000-0,00003

Железо 0,02-2,47 < 0,05-0,49

Кадмий < 0,00001-0,0048 0,000011-0,001633

Кобальт < 0,001-0,03 <0,0001-0,00146

Марганец 0,002-0,19 0,0003-0,2732

Медь < 0,001-0,06 0,0005-0,0557

Молибден < 0,0007-0,005 < 0,0001-0,00078

Мышьяк < 0,00001-0,001 0,0002-0,0357

Натрий 0,4-34,0 0,67-24,6

Никель 0,002-0,046 0,0007-0,1325

Ртуть < 0,00001 < 0,0001-0,00059

Свинец < 0,0001-0,075 < 0,0001-0,0234

Селен < 0,0001-0,004 < 0,0002-0,0042

Серебро < 0,0001-0,065 < 0,001

Сурьма < 0,00001-0,004 < 0,001-0,004

Стронций 0,05-11,9 0,024-0,975

Хром-6 < 0,003-0,05 < 0,005-0,007

Цинк 0,01-0,66 < 0,001-1,758

Минерализация 590-930 57,0-1337,9

Жесткость, ммоль/л 4,06-10,71 0,30-17,58

Материалы и методы

Пробы воды отбирались в 44 точках из 19 колодцев, скважин, родников, а также 25 водопроводных колонок, кранов пищеблоков в шести муниципальных дошкольных образовательных учреждениях и шести школах города. Отбор проводился в течение четырех сезонов года. В пробах питьевой воды определялись 42 показателя, включающих широкий спектр химических соединений. Исследования состава питьевой воды выполнялись на оборудовании аккредитованной аналитической лаборатории Института промышленной экологии УрО РАН (Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.510491 от 16.04.10) с использованием следующих методов: атомной абсорбции, титриметрии, спектрофотометрии, ионометрии, гравиметрии, потенциометрии, флюори-метрии.

На основе установленных среднегодовых концентраций химических веществ был сделан расчет среднесуточных доз, коэффициентов и индексов токсической опасности, канцерогенного риска. Расчеты проведены согласно методологии «оценки риска» («risk assessment»), созданной Агентством по охране окружающей среды США (US EPA) и рекомендованной для использования международными организациями ВОЗ и UNEP, утвержденной Постановлением главного государственного санитарного врача РФ и главного государственного инспектора РФ по охране природы от 14.10.1997 для управления качеством окружающей среды и здоровья населения в Российской Федерации [9]. Канцерогенный риск рассчиты-

6

Химический состав (в мг/л) питьевой воды (средние / пределы колебаний) Таблица 2

Показатель ПДК Киалимский водопровод Серебрянский водопровод Колодцы, скважины, родники

Мутность 1,5 1,0/ < 1,0-6,0 1,2/0,5-3,3 0,55/0,1-6,1

Цветность, град. 20 48,2/5,0-95,0 22,5/13,0-51,0 13,08/ < 1,0-107,0

Сухой остаток 1000,0 67,1/28,0-94,0 82,4/64,0-114,0 361,59/128,0-1660,0

Окисляемость, мгО/л 5,0 4,8 / 3,6-6,4 3,7/2,7-5,2 2,36/0,31-7,56

ХПК, мгО/л 10,0 13,2/8,3-27,5 14,7/10,0-27,1 11,62/< 4,0-33,69

Жесткость общая, ммоль/л 7,0 0,51/0,33-0,77 0,78/0,3-1,62 4,75 / 0,67-17,58

Кремния оксид 21,4 6,8/2,1-13,7 1,36/< 0,1-3,73 10,73/1,4-31,37

Сульфаты 500,0 11,6/4,0-22,5 27,04/9,5-32,4 125,7/36,6-314,5

Хлориды 350,0 3,1/< 2,0-5,3 3,21/< 2,0-7,1 14,8/3,5-149,9

Нитраты 45,0 1,6/0,8-2,7 0,89/0,55-1,7 20,1/0,71-502,2

Алюминий 0,5 0,097/< 0,02-0,095 < 0,02/< 0,02-0,06 0,024/0,02-0,49

Хром-6 0,05 0,006/ < 0,005-0,007 0,005/0,005-0,006 < 0,005/< 0,005-0,007

Марганец 0,1 0,016/0,0018-0,09 0,018/0,0026-0,052 0,0101/0,0003-0,2732

Железо 0,3 0,26/0,17-0,49 0,11/0,06-0,22 0,1043/< 0,05-0,45

Медь 1,0 0,0056/0,0026-0,0557 0,0163/0,0040-0,0309 0,0120/< 0,0005-0,0485

Цинк 5,0 0,0225/0,0015-0,1483 0,1207/0,007-0,5535 0,185/< 0,001-1,758

Мышьяк 0,05 0,001087/0,0007-0,0014 0,0069/0,0029-0,0094 0,00382/0,0002-0,0357

Кадмий 0,001 4,59 Е-05/1,2 Е-05-23 Е-05 0,00043/< 0,0001-0,001633 0,00021/0,000011-0,0016

Свинец 0,03 0,00071/0,000369-0,001636 0,0057/0,000961-0,0234 0,00061/< 0,0001-0,00415

Барий 0,1 0,01038/0,0062-0,0137 0,0645/0,010-0,080 0,0255/< 0,005-0,1202

Никель 0,1 0,0024/0,0017-0,0050 0,0012/0,0007-0,0020 0,0296/0,0012-0,1325

Кобальт 0,1 0,000137/<0,0001-0,00042 <0,0001/<0,0001 0,0003/<0,0001-0,00146

Ртуть 0,0005 0,0001/<0,0001-0,00021 <0,0001/<0,0001-0,00059 0,000104/<0,0001-0,00025

Бериллий 0,0002 0,000011/0,0000-0,000028 0,000004/0,00000-0,000013 0,0000059/0,00000-<0,00005

Сурьма 0,05* 0,001/<0,001-0,001 0,003/<0,001-0,004 <0,001 /<0,001-0,002

Йод 0,125 < 0,05 <0,05 <0,05

Фенолы 0,001 0,00113/<0,001-0,0021 0,0012/<0,001-0,0021 0,00106/<0,001-0,0022

Хлороформ 0,00006 1,86 Е-03/6,0 Е-04-3,12 Е-03 1,03 Е-03/8,17 Е-04-1,25 Е-03 -

1,2-Дихлорэтан 0,030 3,81 Е-03/3,55 Е-03-4,08 Е-03 3,47 Е-03/3,44 Е-03-3,49 Е-03 -

Т етрахлорметан 0,006 4,9 Е-05/4,66 Е-05-5,15 Е-05 5,12 Е-05/5,11 Е-05-5,14 Е-05 -

Примечание. * - норматив ВОЗ 0,005 мг/л (US EPA 0,006 мг/л, ЕС - 0,005 мг/л).

вался для восьми канцерогенов, обнаруженных в пробах воды в значительных концентрациях.

Результаты и обсуждение

Проведенный химический анализ воды из всех трех видов источников водоснабжения показал, что средние концентрации во многих случаях не выходят за пределы нормативов, однако максимальные уровни нередко в несколько раз выше ПДК. Так, содержание нитратов в ряде скважин может превышать норматив в 10 раз и более, марганца - в 3 раза, кадмия, фенолов, железа - в 2 раза. Обнаружены существенные концентрации ртути, свинца, никеля, мышьяка. Содержание сурьмы в сравнении с ПДК не превышает одной десятой, однако следует отметить, что при сопоставлении с более жесткими международными нормативами максимальные концентрации достигают 40-80% от рекомендуемых величин.

Одновременное присутствие нескольких вредных веществ усугубляет токсическое воздействие каждого из

них. При сравнении качества воды в различных источниках водоснабжения установлено, что цветность, как правило, самая низкая в колодцах, но в то же время в ряде источников может быть выше 100 град. Если в водопроводной воде сухой остаток всегда в пределах нормы, то в отдельных скважинах и колодцах он доходит до 1500, также выше и минимальная минерализация. По уровню загрязнения органическими веществами (окис-ляемость и химическое потребление кислорода - ХПК), как и следовало ожидать, наиболее чистой является вода из подземных источников. В воде колодцев уровни марганца, цинка, мышьяка, бария могут быть на порядок выше, чем в водопроводной воде, и изредка выше нормативов. Что касается свинца, то наивысшие концентрации этого тяжелого металла обнаружены в воде озера Серебры. Высокие уровни кадмия зафиксированы как в серебрянской, так и в колодезной воде (табл. 2). Таким образом, наиболее значимые концентрации металлов и мышьяка определяются в колодезной воде и воде, пода-

7

[гиена и санитария 3/2014

Таблица 3

Коэффициенты и индексы опасности (средняя, все возраста/ взрослые/дети 0-6 лет)

Показатель Киалимский водопровод Серебрянский водопровод Колодцы, скважины, родники

Фтор 0,05/0,04/0,09 0,05/0,04/0,09 0,06/0,05/0,11

Нитриты 0,00/0,00/0,01 0,01/0,00/0,01 0,01/0,01/0,02

Нитраты 0,04/0,03/0,06 0,02/0,02/0,04 0,48/0,35/0,82

Азот аммония 0,01/0,01/0,01 0,00/0,00/0,01 0,01/0,00/0,01

Натрий 0,00/0,00/0,00 0,00/0,00/0,01 0,01/0,01/0,02

Магний 0,01/0,01/0,01 0,01/0,01/0,02 0,09/0,07/0,16

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Хром-6 0,07/0,05/0,12 0,07/0,04/0,11 0,00/0,00/0,00

Кальций 0,01/0,00/0,01 0,01/0,01/0,02 0,04/0,03/0,07

Железо 0,03/0,02/0,06 0,01/0,01/0,02 0,01/0,01/0,02

Марганец 0,00/0,00/0,01 0,00/0,00/0,01 0,00/0,00//0,00

Никель 0,00/0,00/0,01 0,00/0,00/0,00 0,06/0,04/0,10

Медь 0,01/0,01/0,01 0,03/0,02/0,06 0,02/0,02/0,04

Цинк 0,00/0,00/0,00 0,02/0,01/0,03 0,02/0,02/0,04

Селен 0,00/0,00/0,00 0,00/0,00/0,00 0,01/0,00/0,01

Мышьяк 0,14/0,10/0,24 0,88/0,64/1,50 0,49/0,36/0,83

Кадмий 0,00/0,00/0,01 0,03/0,02/0,06 0,02/0,01/0,03

Сурьма 0,00/0,00/0,00 0,29/0,21/0,49 0,00/0,00/0,00

Барий 0,01/0,00/0,01 0,04/0,03/0,06 0,01/0,01/0,02

Ртуть 0,00/0,00/0,00 0,00/0,00/0,00 0,01/0,01/0,02

Свинец 0,01/0,01/0,01 0,06/0,05/0,11 0,01/0,00/0,01

Стронций 0,00/0,00/0,00 0,00/0,00/0,01 0,01/0,01/0,02

Хлороформ 0,01/0,01/0,01 0,00/0,00/0,01 0,00/0,00/0,00

Дихлорэтан 0,05/0,04/0,09 0,05/0,03/0,08 0,00/0,00/0,00

HI 0,46/0,33/0,77 1,59/1,14/2,75 1,38/1,01/2,35

ваемой Серебрянским водопроводом, что, по-видимому,

может быть связано как с особенностями состава вмещающих пород, так и с многолетним загрязнением почвы и водной поверхности озера Серебры выбросами предприятий города.

В отдельных пробах как водопроводной воды, так и некоторых колодцев найдены значительные концентрации ртути - до 0,00059 мг/л, что серьезно дополняет картину химического загрязнения. Заметим, что колебания между концентрациями некоторых металлов, например никеля, в различных колодцах и скважинах достигают двух порядков; различия по марганцу могут достигать почти трех порядков; по кобальту до 15 раз. По меди разброс концентраций в основном находится в пределах 10 раз (см. табл. 2).

Токсическую опасность воды для населения определяли, используя коэффициенты (HQ) и индексы опасности (HI). Показатели вычислены для всех возрастных групп. Значительные коэффициенты опасности установлены для нитратов, мышьяка и сурьмы. Интересно, что в Словакии основным токсикантом в подземных источниках на 10% территории страны также является мышьяк [10]. У остальных веществ значения коэффициентов, как правило, были менее 0,1 (табл. 3).

Для взрослого населения показатели ниже, чем для детей, у которых высокая интенсивность обменных про-

цессов приводит к усилению токсического действия. Соответственно коэффициенты и индексы опасности для детского населения значительно выше. Для нитратов в индивидуальных источниках водоснабжения риск достигает 0,8, для мышьяка при использовании воды Серебрянского водопровода - 1,5. Кроме того, значимые коэффициенты опасности установлены для сурьмы. В результате индексы опасности для детей достигают значений от 0,77 до 2,75. В целом вода из Киалимского водохранилища для всех возрастных групп обусловливает низкий риск развития токсических эффектов. Степень риска развития неблагоприятных последствий для здоровья при употреблении воды из озера Серебры и источников децентрализованного водоснабжения оценивается как средняя [11].

Превалирующая токсическая опасность обусловлена мышьяком и нитратами. Токсичность нитратов связана как с их гипоксическим действием (образование метгемоглобина), так и с конечным звеном их превращений в организме - нитрозоаминами, обладающими канцерогенными свойствами (цепочка превращения: нитраты - нитриты - нитрозоамины) [12]. Основные вредные последствия присутствия мышьяка в воде: снижение транспорта кислорода кровью, нарушение клеточного дыхания, нейропатия, поражение периферической сосудистой системы, канцерогенное действие [13]. Обнаруженные уровни кадмия в ряде случаев превышают ПДК, однако его токсическое влияние незначительно (HQ 0,06). Средние концентрации цинка и меди в разы превышают обычные природные уровни, тем не менее в связи с их низкой токсичностью коэффициенты опасности во всех водоисточниках невелики. Концентрации свинца и ртути стабильно ниже ПДК, величины риска малы. Токсическое действие марганца и бария, уровень которых в основном ниже норматива, незначительно. В целом коэффициенты опасности почти для всех металлов низкие, однако в сумме индекс опасности от их присутствия в воде Киалимского водопровода составляет 0,15-0,26, Серебрянского водопровода - 0,57-1,00, нецентрализованных источников - 0,320,56. В связи с этим одновременное действие комплекса металлов может играть роль в возникновении неблагоприятных последствий, в частности способствовать развитию аллергических проявлений, особенно если учесть, что кроме перорального поступления токсикантов с питьевой водой население получает загрязнители с заглатываемой пылью, вдыхаемым воздухом, продуктами питания и т. д. Повышенная жесткость приводит к дисбалансу водно-солевого обмена, увеличивает риск развития мочекаменной болезни. Для воды всех источников характерен дефицит йода и фтора - фактор риска нарушений перинатального периода и возникновения кариеса у детей и взрослых.

Таким образом, суммарный неканцерогенный риск в жилых районах, снабжаемых водой из озера Серебры (HI 1,59/1,14/2,75 - все возраста/взрослые /дети), более чем в 3 раза выше, чем у жителей, получающих воду из Киалимского водопровода (HI 0,46/0,33/0,77), и несколько превышает средний уровень риска для населения, пользующегося водой из скважин, родников и колодцев (HI 1,38/1,01/2,35). Значения неканцерогенного риска находятся на том же уровне, как в городах Орск - 1,45/3,38 (взрослые/дети) [5], Салехард - 2,49/2,71 [14], и значительно выше, чем в Великом Новгороде - 0,26 [15], Иваново - 0,23 [16]. Интересно, что в Словакии процент территорий с индексом токсичности (для взрослых), об-

8

Таблица 4

Суммарные неканцерогенные риски по влиянию на органы и системы, на развитие детей

Объект исследования Киалимский водопровод Серебрянский водопровод Колодцы, скважины, родники

Желудочнокишечный тракт 0,37 1,67 0,97

Почки 0,16 0,26 0,14

Печень 0,14 0,18 0,15

Эндокринная система 0,27 1,68 0,89

Биохимические показатели 0,02 0,65 0,12

Иммунная система 0,30 1,52 0,87

Кровь 0,17 0,24 1,02

Нервная система 0,25 1,63 0,86

Сердечно- сосудистая система 0,31 1,61 1,79

Кожа, слизистые 0,42 1,63 0,86

Зубы, кости 0,09 0,10 0,01

Развитие детей 0,01 0,11 0,01

Таблица 5

индивидуальный канцерогенный риск

Показатель Киалимский водопровод Серебрянский водопровод Колодцы, скважины, родники

Бериллий 7,89 E-07 3,0 E-07 4,16 E-07

Хром (VI) 3,89 E-05 3,51 E-05 0

Мышьяк 2,67 E-05 1,69 E-04 9,41 E-05

Кадмий 2,86 E-07 2,69 E-06 1,28 E-06

Свинец 5,51 E-07 4,41 E-06 4,71 E-07

Хлороформ 1,86 E-07 1,0 E-07 0

Дихлорэтан 5,69 E-06 5,17 E-06 0

Тетрахлорметан 1,05 E-07 1,1 E-07 0

Сумма 7,32 E-05 2,17 E-04 9,63 E-05

условленным составом подземных питьевых вод, менее 1,0 составляет 73, от 1,0 до 5,0 - 25,9 [17].

Учитывая, что токсиканты обладают органо- и систе-мотропностью, установлено, что в детском организме наибольшую токсическую нагрузку испытывают системы пищеварения, иммунная, нервная, эндокринная, крови и кроветворных органов, кожа и слизистые оболочки. В основном суммарные неканцерогенные риски низкие, средняя степень риска развития неблагоприятных последствий обнаружена при пользовании водой из Серебрянского водопровода и из индивидуальных источников водоснабжения для желудочно-кишечного тракта, эндокринной, иммунной, нервной, сердечно-сосудистой систем, кожи, крови и кроветворных органов (табл. 4).

В воде, получаемой населением Карабаша, присутствует ряд веществ, обладающих канцерогенными свойствами, - это бериллий, шестивалентный хром, мышьяк, кадмий, свинец, а также хлорорганические соединения: хлороформ, четыреххлористый углерод и дихлорэтан.

Таблица 6

Структура канцерогенного риска (в %), связанного с составом питьевой воды

Показатель Киалимский водопровод Серебрянский водопровод Колодцы, скважины, родники

Бериллий 1,1 0,1 0,1

Хром-6 53,1 16,2 0,0

Мышьяк 36,5 77,9 97,8

Кадмий 0,4 1,2 1,4

Свинец 0,7 2,0 0,6

Хлороформ 0,3 0,1 0,0

Дихлорэтан 7,8 2,4 0,0

Тетрахлорметан 0,1 0,1 0,0

Всего... 100,0 100,0 100,0

Индивидуальный пожизненный канцерогенный риск, связанный с употреблением питьевой воды из Серебрянского водопровода, в 3 раза превосходит канцерогенную опасность использования воды из Киалимского водопровода и в 2 раза и более риск из нецентрализованных водоисточников. Величина канцерогенного риска, связанного с употреблением воды из всех источников водоснабжения, выше допустимого уровня (Н10'5) . Канцерогенный риск на уровне 1Ч0"4 является опасным и считается неприемлемым для сохранения здоровья населения [9] (табл. 5).

Полученные величины канцерогенных рисков близки к значениям, установленным ранее для таких городов, как Орск 2,27 Е-04 [5], Оренбург 1,4 Е-04 [18], Новгород 1,9 Е-04 [15]. Основным фактором, ответственным за канцерогенный риск во всех источниках водоснабжения, выступают соединения мышьяка и отчасти хрома. На хлорорганические соединения приходится от 2,5 до 8,2% канцерогенного риска (табл. 6).

выводы. 1. Наибольший неканцерогенный риск создает употребление воды из Серебрянского водопровода и источников децентрализованного водоснабжения. Присутствующие в значительных количествах в питьевой воде мышьяк, нитраты, комплекс металлов и хлорорганические соединения могут приводить к хроническим нарушениям здоровья.

2. Максимальной канцерогенной опасностью для населения Карабаша обладает вода Серебрянского водопровода. Риск характеризуется как неприемлемый. Основная опасность обусловлена соединениями мышьяка, хрома и дихлорэтана.

Работа выполнена в рамках проекта фундаментальных исследований, проводимого по программе Президиума РАН, № проекта 09-П-2-1030. Руководитель: Леж-нин В.Л.

Литер атур а

1. Шварцев С.Л. Гидрохимия зоны гипергенеза. М.: Недра; 1998.

2. Анфилогов В.Н. Экологическая ситуация на территории севернее города Миасса. Челябинск; 1994.

3. Дзугаев М.Д., Суцепина Т.В., Черноземцев В.А., ред. Кара-баш. Карабашский городской округ: краткая энциклопедия. Челябинск: Каменный пояс; 2006.

4. Голубкина Н.А., Бурцева Т.И., Гаценко А.Ю. Показатели

9

[гиена и санитария 3/2014

качества воды Оренбургской области. Гигиена и санитария. 2011; 1: 70-4.

5. Коньшина Л.Г, Сергеева М.В., Липанова Л.Л., Солонин А.В. Оценка риска, обусловленного загрязнением окружающей среды, здоровью населения в городе Орске. Гигиена и санитария. 2004; 2: 22-4.

6. Taylor R.G., Howard K.W.F. Groundwater quality in rural Uganda: hydrochemical consideration for the development of aquifiers within basement complex of Africa. In: Nash H., McCall G.J.H., eds . Groundwater Quality. London: Chapman and Hall; 1994: 31-44.

7. Sohel N., Persson L.A., Rahman M., Streatfield P.K., Yunus M., Ekstrom E . C . , Vahter M . Arsenic in drinking water and adult mortality: a population-based cohort study in rural Bangladesh. Epidemiology. 2009; 20(6): 824-30.

8. Клочкова Н.В., Коренков И.П., Лащенова Т.Н. Оценка качества воды артезианских источников Московского региона. Гигиена и санитария. 2010; 6: 25-30.

9. Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России; 2004.

10. Rapant S., Kremova K. Health risk assessment maps for arsenic groundwater content: application of national geochemical databases. Environ. Geochem. Health. 2007; 29: 131-41.

11. Paustenbach D.J. Human and ecological risk assessment. Teory and practice. New York; 2002.

12. Велдре И.А., Карлова С.А. О нитратах в питьевой воде. Гигиена и санитария. 1991; 10: 39-40.

13. Ершов Ю.А., Плетнева Т.В. Механизмы токсического действия неорганических соединений. М.: Медицина; 1989.

14. Коньшина Л.Г., Лежнин В.Л. Оценка риска здоровью населения г.Салехарда в связи с химическим составом питьевой воды. Питьевая вода. 2009; 4: 5-10.

15. Авалиани С.Л., Шапошников Д.А., Савин В.А., Бобылева Т.Н., Задонская В.А., Звонарева Л.Н. и др. Управление риском для здоровья в регионе и финансирование природоохранных проектов (на примере Великого Новгорода). М.; 1999.

16. Извекова Т.В., Гриневич В.И., Бурова Е.Ю. Оценка риска здоровья населения при употреблении воды, прошедшей водоподготовку при использовании методов ХВЭ. Питьевая вода. 2010; 6: 15-8.

17. Rapant S., Bodis D., Vrana K., Cveckova V, Kordik J., Kremova K . et al . Geochemical Atlas of Slovakia and examples of its applications to invironmental problems . Environ. Geol. 2009; 57: 99-110.

18. Быстрых В.В. Гигиеническая оценка влияния питьевой воды на здоровье населения. Available at: http://hp.orenburg.ru/-gs-en/stat61.html

References

1. Shvarcev S.L. Hydrochemistry of the hypergenesis zone [Gidrokh-imiya zony gipergeneza]. Moscow: Nedra; 1998. (in Russian)

2. Anfilogov V.N. The environmental situation in the area to the north of the town of Miass. Chelyabinsk; 1994. (in Russian)

3. Dzugaev M.D., Sutsepina T.V., Chernozemtsev V.A., eds. Karabash. The Karabash urban district: a short encyclopedia [Karabash. Karabashskiy gorodskoy okrug: kratkaya en-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

tsiklopediya]. Chelyabinsk: Kamennyy poyas; 2006. (in Russian)

4. Golubkina N.A., Burceva T. I., Gacenko A.Ju. Water quality indices in the Orenburg Region . Gigiena i sanitariya. 2011; 1: 70-4. (in Russian)

5. Kon’shina L.G., Sergeeva M.V., Lipanova L.L., Solonin A.V. The assessment of population health risks posed by environmental pollution in the town of Orsk Gigiena i sanitariya. 2004; 2: 22-4. (in Russian)

6. Taylor R.G., Howard K.W.F. Groundwater quality in rural Uganda: hydrochemical consideration for the development of aquifiers within basement complex of Africa. In: Nash H., McCall G.J.H., eds Groundwater Quality. London: Chapman and Hall; 1994: 31-44.

7. Sohel N., Persson L.A., Rahman M., Streatfield P.K., Yunus M., Ekstrom E . C . , Vahter M. Arsenic in drinking water and adult mortality: a population-based cohort study in rural Bangladesh. Epidemiology. 2009; 20(6): 824-30.

8. Klochkova N.V., Korenkov I.P., Lashhenova T.N. The assessment of artesian spring water quality in the Moscow Region . Gigiena i sanitariya. 2010; 6: 25-30. (in Russian)

9. R 2.1.10.1920-04. The guidance for assessment of population health risks posed by chemical pollution of the environment [R 2.1.10.1920-04. Rukovodstvo po otsenke riska dlya zdorov’ya naseleniya pri vozdeystvii khimicheskikh veshchestv, zagryazny-ayushchikh okruzhayushchuyu sredu]. Moscow: Federal’nyy tsentr Gossanepidnadzora Minzdrava Rossii; 2004. (in Russian)

10. Rapant S., Kremova K. Health risk assessment maps for arsenic groundwater content: application of national geochemical databases . Environ. Geochem. Health. 2007; 29: 131-41.

11. Paustenbach D.J. Human and ecological risk assessment. Teory and practice. New York; 2002.

12. Veldre I.A., Karlova S.A. About nitrates in drinking water. Gigiena i sanitariya. 1991; 10: 39-40. (in Russian)

13. Ershov Ju.A., Pletneva T.V. Mechanisms of toxic effects of inorganic compounds [Mekhanizmy toksicheskogo deystviya neor-ganicheskikh soedineniy]. Moscow: Medicina; 1989. (in Russian)

14. Kon’shina L.G., Lezhnin V.L. The assessment of health risks posed by the chemical composition of drinking water for the population of the town of Salekhard . Pit’evaya voda. 2009; 4: 5-10. (in Russian)

15. Avaliani S.L., Shaposhnikov D.A., Savin V.A., Bobyleva T.N., Zadonskaja V.A., Zvonareva L.N. et al. Health risk management in the region and financing of environmental projects (the example of Veliky Novgorod) [Upravlenie riskom dlya zdorov’ya v regione i finansirovanie prirodookhrannykh proektov (na prim-ere Velikogo Novgoroda)]. Moscow; 1999. (in Russian)

16. Izvekova T.V., Grinevich V.I., Burova E.Ju. The assessment of health risks posed by consumption of water treated by high-energy chemistry techniques. Pit’evaya voda. 2010; 6: 15-8. (in Russian)

17. Rapant S., Bodis D., Vrana K., Cveckova V, Kordik J., Kremova K et al . Geochemical Atlas of Slovakia and examples of its applications to environmental problems . Environ. Geol. 2009; 57: 99-110.

18. Bystryh V.V. Hygienic assessment of health effects of drinking water. Available at: http://hp.orenburg.ru/-gsen/stat61.html

Поступила 08.11.13 Received 08.11.13

10

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.