CC BY
39
а
Экология
УДК 574.24
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РОДНИКОВЫХ ВОД УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Б01: 10.24412/1728-323Х-2020-6-5-9
Т. А. Нефедьева, аспирант Ульяновского государственного университета, ведущий инженер, Научно-исследовательского института имени С. П. Капицы, nefedeva.tatjana@mail.ru, г. Ульяновск, Россия, Н. В. Благовещенская, доктор биологических наук, профессор,
Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск, Россия
Цель работы — провести физико-химическое исследование родников южных и юго-западных районов Ульяновской области; выполнить расчет компонента «физиологическая полноценность». На базе аккредитованной химико-аналитической лаборатории НИТИ им. С. П. Капицы Ульяновского государственного университета было исследовано 26 родников, расположенных в южной части области на наличие химических веществ. Для анализа было задействовано современное поверенное оборудование, позволяющее получить результат с высокой степенью точности. Обсуждение. Обнаружено превышение содержания железа, алюминия и кремния в роднике «Святой», расположенном в с. Комаровка в 3,7 раза, в 6,5 раз и в 1,8 раз соответственно. А также повсеместно зафиксировано превышение содержание кремния, что обусловлено подстилающими породами водоносных горизонтов. Рассчитан показатель физиологической полноценности по содержанию минеральных веществ и микроэлементов (К3) для родника «Святой» Новоспасского района. Полученная величина намного ниже установленного норматива 0,07 (норма 0,3).
Выводы. Химический состав питьевой воды является фактором, повышающим риск развития патологий населения. Для предупреждения возможных негативных последствий от употребления родниковой воды необходимо ознакомить население с результатами исследований, разработать и предложить альтернативные меры водо-обеспечения и водопотребления (особенно в с. Комаровка Новоспасского района).
The purpose of the work is to conduct a physical and chemical study of springs in the Southern and South-Western Districts of the Ulyanovsk Region; to perform the calculation of the component "physiological usefulness". Models and methods. On
В холодной воде — исцеление, предупреждение заболеваний, она укрепляет тело и сохраняет бодрость духа.
Авл Корнелий Цельс
Введение. Территория Ульяновской области характеризуется наличием многочисленных водоносных горизонтов, относящихся к породам разного возраста. Наблюдаются определенные закономерности в их залегании, обилии и степени минерализации. Юго-западная часть области сложена мелом, мергелями, опоками и глинами. Водоносный комплекс в основном залегает первым от поверхности, а на водоразделах, где он перекрыт палеогеновыми отложениями — вторым. Воды комплекса напорно-безнапорные, межпластовые. Питание атмосферное и за счет перетока с вышележащего водоносного комплекса, а дренирование осуществляется в реки и овражно-балочную сеть. Водо-обильность отложений тесно связана с трещиноватостью пород. Дебиты родников и скважин, в зависимости от геоморфологического положения, значительно отличаются. По химическому составу воды гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-сульфатные, кальциево-натриевые, кальциево-магниевые, пресные с минерализацией 0,2—0,5 г/дм3, умеренно жесткие, слабощелочные. Воды комплекса являются основным источником водоснабжения населенных пунктов в юго-западной части площади. В основном используются воды родников. Для централизованного водоснабжения в ряде населенных пунктов построены водозаборы [1].
Южная часть области — сильно расчлененная и сдренирован-ная овражно-балочной сетью и речными долинами. Здесь основным источником централизованного водоснабжения являются воды верхнемеловых отложений [2].
Родниковая вода — это грунтовые и подземные воды, которые выходят на поверхность. Пробиваясь на поверхность, родниковая вода проходит через слои гравия и песка, что обеспечивает ей естественную природную фильтрацию. Солевой и бактериальный состав воды остается тем же, что и был, когда вода вошла под землю. Одновременно с грубой механической фильтрацией происходит частичное растворение породы, через которую идет вода. Соответственно вода насыщается теми или иными микро-
№ 6, 2020
5
the basis of the accredited Chemical analytical laboratory of Kapitsa Research Institute at Ulyanovsk State University, 26 springs located in the southern part of the region were investigated for the presence of chemicals. For the analysis, modern equipment was used, allowing to obtain the result with a high degree of accuracy.
Results and discussion. The excesses of iron, aluminum and silicon content in the spring "Saint", located in the village of Komarovka were 3.7 times, 6.5 times and 1.8 times higher respectively. As well as everywhere the excess of silicon content was recorded, due to the underlying rocks of aquifers. The calculated indicator of the physiological usefulness of the content of mineral substances and microelements (K3) for the spring "Holy" in the No-vospassky District. The obtained value is far below the set standard of 0.07 (rate of 0.3). Summary. The chemical composition of drinking water is a factor that increases the risk of pathologies of the population. To prevent possible negative consequences of the use of spring water, it is necessary to acquaint the population with the results of the research, to develop and propose alternative measures of water supply and water consumption (especially in the village of Komarovka, the Novospassky District).
Ключевые слова: родник, физиологическая полноценность, загрязняющие вещества, качество воды, водоносный горизонт.
Keywords: spring, physiological integrity, contaminants, water quality, aquifer.
и макроэлементами. Поэтому не вся родниковая вода одинакова по своему составу, а значит, разные родники обладают различными свойствами [3—5].
В 2002 году Минздравом РФ утверждена методика эколого-гигиенической оценки интегрального качества воды и риска здоровью населения, согласно которой структура эколого-гигиени-ческой оценки показателя качества воды включает определение четырех компонентов:
• К — благоприятность по физическим и органолептическим свойствам;
• К2 — безвредность по химическому составу;
• К3 — физиологическую полноценность по содержанию минеральных веществ и микроэлементов;
• К4 — безопасность в эпидемиологическом отношении. Вклад отдельных компонентов в качество питьевой воды (И),
которое принято за 100 % (или 1), распределяется следующим образом: К1 — 20 % (0,2); К2 — 30 % (0,3); К3 — 30 % (0,3); К4 — 20 % (0,2). Питьевая вода считается благоприятной по органолептическим и физическим свойствам, безвредной по химическому составу, безопасной в эпидемиологическом отношении, если вклад отдельных компонентов не превышает рекомендуемых величин, а также полноценной в физиологическом отношении, если вклад К3 — не менее 30 % (0,3) [6, 7].
Цель исследования. Провести физико-химическое исследование родников районов Ульяновской области; выполнить расчет компонента «физиологическая полноценность».
Модели и методы. Объектом исследования стала родниковая вода, используемая в качестве питьевой.
В юго-западной части области (Кузоватовский район) находится большое количество родников. Многие из них являются альтернативными источниками питьевой воды, а зачастую и единственными, особенно в небольших селах, где отсутствует водопровод. В южной (Новоспасский район) — всего четыре [8, 9].
Для анализа были отобраны пробы воды из 26 родников, расположенных в указанных районах. Пробы родниковой воды являлись единичными (разовыми) и были отобраны в летний период 2018 г. Каждая из отобранных проб была проанализирована по 17 показателям качества на соответствие гигиеническим нормативам содержания веществ в питьевой воде: хлориды, сульфаты, минерализация, жесткость (общая), водородный показатель (рН), а также кальций, магний, кремний, медь, нитраты, алюминий, марганец, цинк, свинец, железо, никель.
На базе аккредитованной химико-аналитической л аборатории Научно-исследовательского технологического института Ульяновского государственного университета проводились физико-химические исследования воды родников Ульяновской области (табл. 1).
Результаты экспериментальной работы получены с использованием аккредитованных методик. Работа была проведена на сертифицированном оборудовании: анализатор жидкости (рН-метр-иономер) «Эксперт-001-3 (0.1)», весы электронные лабораторные Acculab ATL-220d4-I, спектрометр эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой iCAP-6500 Duo, спектрофотометр «ЮНИКО 2100».
Результаты и обсуждение. Проведенные физико-химические исследования показали, что исследуемая вода во многих источниках
Таблица 1
Результаты исследования родниковых вод
Мп2+ Си2+ м82+ Са2+ Сг3+ гп2+ РЬ2+ М2+ С1 8С>4 N03 рН Ре2+ А13+ Я2+ Ж* _ _** М
Район Название родника Предельно-допустимая концентрация (ПДК)
0,1 1 50 130 0,05 1 0,01 0,02 350 500 45 6-9 0,3 0,2 10 7-10 1000-1500
Ново- «Черемушки» 0,009 0,004 8,6 75,8 0,001 0,007 0,001 0,002 0,5 52,8 11,0 7,5 0,003 0,002 13,6 5,1 389
спас- «Зыково» 0,010 0,002 8,1 74,9 0,001 0,012 0,001 0,002 0,4 31,2 24,7 7,8 0,004 0,002 12,5 4,2 364
ский «Святой» 0,005 0,007 6,9 63,2 0,001 0,027 0,003 0,001 10,3 92,2 59,8 7,4 0,110 1,3 18,2 3,0 350
Без названия 0,002 0,002 6,3 80,1 0,002 0,006 0,001 0,004 20,2 51,0 15,9 6,7 0,014 0,003 14,6 6,0 400
Кузова- Без названия в с. Коромысловка 0,001 0,001 11,2 55,2 0,001 0,015 0,001 0,003 7,4 51,0 16,2 7,0 0,010 0,007 12,8 4,3 321
товский Без названия в шт. Кузоватово 0,042 0,002 11,6 67,3 0,002 0,004 0,001 0,001 24,5 46,7 0,1 7,6 0,130 0,005 12,7 5,1 385
Без названия в пос. Лесхоз 0,002 0,001 12,0 66,6 0002 0,008 0,001 0,002 8,9 42,8 0,4 7,2 0,008 0004 12,9 3,6 317
Без названия в с. Уваровка 0,003 0,002 11,7 54,1 0,002 0,007 0,002 0,001 10,5 34,4 5,6 7,0 0,054 0,005 12,1 3,3 286
Без названия в с. Баевка 0,002 0,001 12,6 75,1 0,001 0,009 0,002 0,003 18,8 43,9 0,4 6,8 0,005 0,004 14,5 5,9 453
Без названия в с. Смышляевка 0,033 0,002 13,1 80,1 0,002 0,004 0,001 0,002 7,6 41,5 11,6 7,2 0,007 0,004 13,8 5,7 439
Без названия в с. Студенец 0,003 0,002 11,5 64,3 0,001 0,011 0,002 0,002 12,7 35,1 10,0 7,3 0,024 0,005 П,9 3,8 283
«Томыловский» 0,002 0,002 12,3 70,6 0,002 0,005 0,003 0,001 0,3 55,8 15,7 7,4 0,002 0,003 13,3 3,7 282
Без названия в с. Малая Борла 0,001 0,001 12,8 74,1 0,002 0,008 0,002 0,002 3,3 17,5 10,4 7,0 0,003 0,005 12,5 4,3 356
Без названия в с. Волынщина 0,004 0,002 13,6 77,5 0,001 0,010 0,002 0,003 14,2 17,6 0,6 6,9 0,008 0,004 15,2 5,5 412
Без названия в с. Еделево 0,003 0,001 12,5 60,7 0,001 0,006 0,001 0,002 11,5 43,8 2,3 7,1 0,012 0,002 12,7 4,8 354
Без названия в с. Кивать 0,002 0,002 6,2 54,8 0,002 0,007 0,001 0,001 2,1 26,8 16,1 7,5 0,023 0,007 12,3 3,7 293
Без названия в с. Спешневка 0,008 0,005 9,6 71,5 0,001 0,008 0,002 0,004 10,5 41,4 0,8 7,2 0,060 0,009 13,3 7,0 356
Без названия в с. Стоговка 0,005 0,003 7,2 64,3 0,002 0,004 0,002 0,003 4,5 21,7 3,6 7,0 0,013 0,006 12,5 6,4 210
Без названия в с. Екатериновка 0,004 0,004 1,9 11,5 0,002 0,023 0,004 0,001 0,5 18,6 2,9 7,3 0,067 0,003 16,1 7,3 144
Без названия в с. Чертановка 0,004 0,002 2,3 21,6 0,001 0,005 0,002 0,002 12,6 39,7 1,4 7,2 0,054 0,005 13,5 6,9 326
Без названия в с. Порецкое 0,005 0,001 8,5 69,6 0,002 0,025 0,004 0,001 0,5 25,4 1,7 7,3 0,023 0,003 13,2 7,3 320
Без названия в с. Лесное Матюнино 0,006 0,003 2,2 19,5 0,003 0,006 0,001 0,004 5,5 26,9 3,8 7,3 0,034 0,002 12,6 6,6 312
Без названия в п Мирный 0,003 0,002 4,5 34,8 0,002 0,003 0,001 0,005 12,8 45,9 0,9 7,1 0,076 0,001 14,3 7,4 379
«Серебряный» 0,002 0,002 8,4 66,4 0,002 0,011 0,003 0,001 0,3 36,9 3,6 5,6 0,003 0,003 11,5 1,0 315
Без названия на станции Налейка 0,007 0,004 14,8 87,5 0,003 0,005 0,001 0,004 13,1 47,2 ЗД 7,0 0,012 0,002 16,5 5,6 412
Без названия в с. Жедрино 0,005 0,003 11,7 64,2 0,002 0,004 0,002 0,003 10,6 44,8 4,5 7,4 0,007 0,001 15,2 4,4 366
Примечание: выделенные данные обозначают превышение норматива; Ж* — жесткость (общая); М** — минерализация.
Таблица 2
Структура оценки качества питьевой воды по компоненту «физиологическая полноценность»
Составляющие компонент качества Группы первичных свойств качества Первичные свойства качества
Гидрохимический состав Общие показатели К3! = 10 % Класс К3 2 = 10 % Группа К3.3 = 10 % Сухой остаток, минерализация, жесткость Бикарбонаты, сульфаты, хлориды Фтор, кальций, магний, натрий, калий
Таблица 3
Индексы качества родниковой воды из источника «Святой» по компоненту К3 — «физиологическая полноценность»
Первичные свойства качества Весомость первичных свойств (К), % Балл первичных свойств (Б) Индекс качества первичных свойств (И)
(К3.1) Минерализация Жесткость 9,87 0,129 0,27 0,5 0,02 0,6-10-3
еик3.1 = 0,02
(К3 2) Сульфаты Хлориды 4,63 5,37 0,06 0,09 0,28-КГ3 0,48-КГ3
ЕИК3.2 = 0,76 -10-3
(К3.3) Кальций Магний 9,02 0,98 0,486 0,14 0,044 0,001
ЕИК3.3 = 0,51-10-3
Компонент К3 — «Физиологическая полноценность» ЕИ К3 = 0,07
соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1175—02, за исключением катионов кремния (табл. 1) [10].
Обнаружено превышение содержания железа, алюминия и кремния в роднике «Святой», расположенном в с. Комаровка в 3,7 раза, в 6,5 раз и в 1,8 раз соответственно. Данный родник является единственным источником питьевой воды в селе, в котором проживает около 100 человек, преимущественно пенсионного возраста (табл. 1).
Все исследованные районы Ульяновской области превышают содержание кремния, что обусловлено подстилающими породами водоносных горизонтов.
В качестве примера рассмотрим показатель физиологической полноценности по содержанию минеральных веществ и микроэлементов (К3) для родника «Святой» Новоспасского района (табл. 3).
В первую очередь рассчитали весомость вклада каждого первичного свойства (показателя), входящего в тот или иной компонент, и суммировали их фактическое значение. Провели расчет весомости общих показателей (К3.1) = минерализация + жесткость = 268,0 + 3,5 = 271,5 — эта величина приравнивается к 1,0 и находится весомость каждого признака. Аналогично рассчитывали весомость для веществ, характеризующих класс природных вод (К3.2) = сульфаты + хлориды, (К3.3) = кальций + магний.
Далее находили весомость каждого признака в процентах, исходя из того, что общий вклад каждой группы (К3.1), (К3.2), (К3.3) принят за 10 % (табл. 2).
Затем рассчитали балл качества каждого первичного свойства (показателя), который представляет собой соотношение фактической величины первичного свойства и гигиенических нормативов или предельно допустимых концентраций. Следом рассчитываем индекс качества каждого первичного свойства (показателя). Индекс качества (И) — это произведение балла качества на его весомость: И = Б • К, где Б — балл качества, К — весомость признака в процентах. Для окончательного результата все данные делим на 100, т. к. они в сумме составляют 100 %.
Согласно методике, вклад К3 должен быть не менее 30 % (0,3). Из таблицы 3 видно, что результат заметно ниже установленной величины.
Заключение. Итак, не вся родниковая вода одинакова по своему составу и полезна для организма, а значит, разные родники обладают различными свойствами. Этот факт подтвердили на примере Новоспасского и Кузоватовского районов Ульяновской области. В результате исследования было обнаружено превышение содержания железа, алюминия и кремния в роднике «Святой» (Новоспасский район). В остальных источниках норму превысил только кремний.
Согласно методике эколого-гигиенической оценки интегрального качества воды и риска здоровью населения, произведен расчет физиологической полноценности родника, в котором были превышены нормы предельно-допустимой концентрации. Расчет показал, что определяемая величина равна 0,07 (норма 0,3), что говорит о скудности его гидрохимического состава.
Химический состав питьевой воды является фактором, повышающим риск развития патологий населения. Для предупреждения возможных негативных последствий от употребления родниковой воды необходимо ознакомить население с результатами исследований, разработать и предложить альтернативные меры водообеспечения и водопотребления (особенно в с. Комаровка Новоспасского района).
Библиографический список
1. Порозова А. Д. Характеристика содержания химических веществ в воде подземных источников водоснабжения населения Ульяновского Поволжья // Здоровье населения и среда обитания. — 2008. — № 1 (178). — С. 11—14.
2. Жукова Г. А., Турова А. В., Каримова Х. Х. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000 (объяснительная записка). — 2-е изд. — СПб., 1999. — 194 с.
3. Иванов А. В., Тафеева Е. А., Давлетова Н. Х., Вавашкин В. В. Современные представления о влиянии качества питьевой воды на состояние здоровья населения // Вода: химия и экология. — 2012. — № 3. — С. 48—53.
4. Лаврушина Ю. А. О качестве питьевой воды // Экология и промышленность России. — 2004. — № 3. — С. 38—39.
5. Спицын В. В., Бабкин И. А., Михайлова Л. В. Использование и охрана запасов подземных вод // Водоснабжение и санитарная техника. — 1996. — № 5. — С. 22—24.
6. Методика эколого-гигиенической оценки интегрального качества воды и риска здоровью населения. Утверждена Минздравом РФ 18.01.2002. — Иваново — Санкт-Петербург, 2002.
7. Буймова С. В. Оценка качества родниковых вод Ивановской области их влияния на здоровье населения: автореф. дис. ... канд. хим. наук. — Иваново, 2006. — С. 18.
8. Муниципальное образование МО «Новоспасский район» Ульяновкой области. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http://novospasskoe.ulregion.ru/ (дата обращения 20.01.2019).
9. Муниципальное образование МО «Кузоватовский район» Ульяновкой области. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: http:// http://kuzovatovo.ulregion.ru/ (дата обращения 20.01.2019).
10. СанПиН 2.1.4.1175—02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения». — [Электронный ресурс]. — Режим доступа. — URL: kodeks://link/d?nd=901836057 (дата обращения 20.01.2019).
ASSESSMENT OF SPRING WATER QUALITY IN THE ULYANOVSK REGION
L А. Nefedyeva, Post-graduate student, Ulyanovsk State University, Leading engineer, Research Institute, nefedeva.tatjana@mail.ru, Ulyanovsk, Russia,
N. V. Blagoveshchenskya, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Рrofessor, Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russia References
1. Porozova A. D. Harakteristika soderzhaniya himicheskih veshestv v vode podzemnyh istochnikov vodosnabzheniya naseleniya Ulyanovskogo Povolzhya. Zdorove naseleniya i sreda obitaniya [Characteristics of the content of chemicals in the water of underground sources of water supply of the population of the Ulyanovsk Volga Region. Рublic Health and Habitat.], 2008. No. 1 (178). P. 11-14 [in Russian].
2. Zhukova G. A., Turova A. V., Karimova H. H. Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossijskoj Federacii masshtaba 1:200 000 (obyasnitelnaya zapiska) [State geological map of the Russian Federation. Scale 1:200 000 (explanatory note)]. Izdanie II. Sankt-Peterburg, 1999. 194 p. [in Russian].
3. Ivanov A. V., Tafeeva E. A., Davletova N. H., Vavashkin V. V. Sovremennye predstavleniya o vliyanii kachestva pitevoj vody na sostoyanie zdorovya naseleniya. Voda: himiya i ekologiya [Modern ideas about the impact of drinking water quality on public health. Water: Chemistry and Ecology]. 2012. No. 3. P. 48—53 [in Russian].
4. Lavrushina Yu. A. O kachestve pitevoj vody. Ekologiya i promyshlennost Rossii [On the quality of drinking water. Ecology and Industry of Russia]. 2004. No. 3. P. 38—39 [in Russian].
5. Spitsyn V. V., Babkin I. A., Mikhailova L. V. Ispolzovanie i ohrana zapasov podzemnyh vod. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tehnika [Use and protection of groundwater resources. Water Supply and Sanitation]. 1996. No. 5. P. 22—24 [in Russian].
6. Metodika ekologo-gigienicheskoj ocenki integralnogo kachestva vody i riska zdorovyu naseleniya [Methods of ecological and hygienic assessment of integral water quality and public health risk]. Utverzhdena Minzdravom RF 18.01.2002 g. Ivanovo — Sankt-Peterburg, 2002 [in Russian];
7. Buymova S. V. Ocenka kachestva rodnikovyh vod Ivanovskoj oblasti ih vliyaniya na zdorove naseleniya: avtoref dis. ... kand. him. nauk [Assessment of the quality of spring waters of the Ivanovo Region and their impact on the health of the population: thesis synopsis for Ph. D. in Chemistry]. Ivanovo. 2006. P. 18 [in Russian];
8. Municipalnoe obrazovanie MO "Novospasskij rajon" Ulyanovkoj oblasti [Municipality "The Novospassky District" of the Ulyanovsk Region] [Electronic resource] URL: http://novospasskoe.ulregion.ru/ (date of access: 20.01.2019) [in Russian];
9. Municipalnoe obrazovanie MO "Kuzovatovskij rajon" Ulyanovkoj oblasti [Municipal education "Kuzovatovskiy district" of the Ulyanovsk region]. [Electronic resource]. URL: http:// http://kuzovatovo.ulregion.ru/ (date of access: 20.01.2019) [in Russian].
10. SanPiN 2.1.4.1175—02 "Gigienicheskie trebovaniya k kachestvu vody necentralizovannogo vodosnabzheniya" [SanPiN 2.1.4.1175—02 "Hygienic requirements to water quality of non-centralized water supply"]. [Electronic resource]. URL: kodeks://link/d?nd=901836057 (date of access: 20.01.2019) [in Russian].
№ 6, 2020
9
