CC BY
6
Доц. Я. М ГРУШКО и С. А. ШИПИЦЫН
Токсические вещества в питьевых водах Иркутска по данным спектрального анализа
Из кафедры коммунальной гигиены и кафедры физики Иркутского медицинского института
На протяжении многих лет гигиенисты рассматривали питьевую воду главным образом с точки зрения эпидемической опасности и ее вкусовых качеств. За последние годы в связи с достижениями физики и химии в области определения микроэлементов в питьевой воде во многих местностях обнаружены токсические вещества.
Содержание токсических веществ в воде природного происхождения объясняется присутствием их в почве, откуда они, будучи растворимы в воде, поступают в водоисточники вместе с атмосферными водами, фильтрующимися через почву.
Особенно же остро проблема токсических веществ в питьевой воде возникла в связи со спуском в водоемы промышленных сточных вод металлургическими комбинатами, предприятиями химической, текстильной и металлообрабатывающей промышленности.
По нашему санитарному законодательству в питьевой воде не должно быть токсических веществ в концентрациях, вредно действующих на организм человека. Нормы же допустимых концентраций до сих пор еще не регламентированы.
Обычно применяемый химический анализ при исследовании в воде нескольких токсических веществ, встречающихся в малых концентрациях, оказался слишком сложным. Эту задачу облегчило применение спектрального анализа, который дает возможность определить наличие в воде одновременно многих элементов и не только в больших, но и в малых концентрациях.
В США департамент здравоохранения организовал исследование спектральным методом водопроводной питьевой воды в 24 городах. Результаты исследования оказались совершенно неожиданными. В питьевой воде были обнаружены токсические вещества, причем" в некоторых городах концентрации отдельных элементов превышали америк1нские нормы. В водопроводной воде Денвера обнаружена медь в количестве 0,6 мг на 1 л, в Бисмарке вода содержала 0,5 мг бария на 1 л. В воде Балтиморы оказался свинец в концентрации 0,19 мг на 1 л, а в Цинциннати — 0,15 мг на 1 л. В Филадельфии в воде обнаружено 0,3 мг на 1 л марганца, а в Индианополи-се — 0,3 мг никеля на 1 л воды.
В СССР в связи с большим промышленным строительством проблема токсических веществ в питьевой воде является актуальной, особенно в тех местностях, где в маловодные реки спускается большое количество промышленных сточных вод. В Забайкалье в районах так называемой уровской болезни и эндемического зоба в природной питьевэй воде обнаружены свинец, кадмий, мышьяк. В Иркутской области за последние годы выстроены и строятся промышленные предприятия со спуском в реки токсических веществ.
В ближайшие годы в связи со строительством Ангарской гидроэлектростанции в Иркутском промышленном районе появится много новых предприятий. Наличие дешевой энергии, сырья, топлива, волы, железнодорожных и водных путей даст возможность развернуть это строительство в широких масштабах. Естественно, возникнут также предприятия со спуском в реки ядовитых веществ.
Вместе с тем с точки зрения содержания токсических веществ и возможного спуска их реки Иркутска оставались до последнего
времени неизученными. Поэтому для изучения содержания токсических веществ в реках и подземных грунтовых водах Иркутска, а также для освоения методики спектрального анализа воды кафедрами коммунальной гигиены и физики Иркутского медицинского института было организовано исследование воды рек и подземных грунтовых вод Иркутска путем спектрального анализа. Пробы воды из рек Иркутска брались в разных точках — выше и ниже города, выше и ниже места спуска сточных вод отдельных предприятий. Были исследованы артезианские и безнапорные подземные грунтовые воды, а также стоки отдельных предприятий Иркутска. Пробы брались в количестве 3—4 л каждая. Вода выпаривалась до плотного сухого остатка в широких фарфоровых чашках. Анализ проводился с помощью большой модели кварцевого спектрографа Хильгера. Эта модель предоставляет большие возможности в отношении выбора аналитических линий как в ультрафиолетовой, так и в видимой области спектра.
Навеска анализируемой пробы в количестве 20 мг помещалась в анодный кратер из спектрально чистого графита дуги постоянного тока (220 V 10 А). Диаметр электрода составлял 4 мм, диаметр кратера 2,5 мм, глубина кратера ,3 мм. Щель спектрографа шириной 0,02 мм равномерно освещалась светом пламени дуги с помощью вспомогательной системы конденсаторов и промежуточной диафрагмы. Время экспозиции определялось полным испарением образца и составляло 272—3 минуты. Фотографирование производилось на репродукционных пластинках чувствительностью 100° по Хертеру Дрифельду.
Пластинки проявлялись стандартным метоло-гидрохиноновым проявителем. Все поступившие на исследование пробы были подвергнуты предварительно ;полуколичественному анализу. Такой анализ проводился путем визуального сопоставления спектрограмм образцов со спектрограммами соответственно приготовленным стандартным смесям. Результаты такого предварительного анализа приведены в табл. 1.
В пробах воды обнаружены токсические вещества: марганец в значительном количестве в подземных грунтовых водах, барий и стронций во всех пробах, хром, свинец, никель и медь в небольшом количестве в реках и подземных грунтовых водах. Мышьяк, цинк и сурьма в пробах воды не обнаружены.
На основе данных табл. 1 был выбран ряд элементов, представляющих особый интерес, вследствие их токсических свойств. Содержание этих элементов (хрома, свинца, никеля, меди, марганца, стронция и бария) в дальнейшем было определено точным количественным методом.
Так как подбор элементов сравнения для одновременного определения указанных элементов представляет большие трудности, нами был использован метод фотометрической экстраполяции, предложенный Уайтхедом и Боглем.
От каждого гнализируемого образца брались три одинаковые навески по 20 мг, в две из которых вводился в известных концентрациях (а% и Ь%) определяемый элемент. Третья навеска спектро-графировалась без изменения. По спектрограммам этих трех навесок определялась интенсивность аналитических линий исследуемых элементов 1Х, /х+а, /л+ь, соответствовавшая концентрациям х, х-\-а и х-\-Ь определяемого элемента. Выбирая аналитические линии, не обнаруживающие заметной реабсорбпии, находили искомую концентрацию х в пробе методом графической экстраполяции ,или расчета. Этот метод иллюстрирован чертежом.
Определение интенсивности линий производилось ыикрофотомет-рированием спектрограмм с помощью проекционного микрофото-
Таб
Содержание ток
Водоисточник Место забора пробы барий свинец
хром
• Река Ангара п Против городского сада...... ++ + Следы
„ „ Ниже устья реки Ушаковки .... + + +
Я N Ниже кожевенного завода..... ++ + +
» » Горводопровод .......... ++ + +
» • Водопровод предместья Марата . . . ++ . Следы +
• » „ „ Свердлове ++ • +
' - п поселка Ленино .... ++ п Следы (
„ Ушаковка Рабочее предместье ........ ++ + •
Артскважинэ Пивоваренный завод....... + I -г
Колодец ++ + Следы
Примечание. Ориентировочная оценка содержания:
Следы........десятитысячные мг на 1 л воды
........тысячные мг на 1 л воды
-|—........сотые мг на 1 л воды
-]—|—|-........десятые мг на 1 л воды
.......целые мг на 1 л воды
х+а
Х+В
метра (по Цейсу). Марки почернения наносились ступенчатым сектором. Учет фона производился по Пирсу и Нахтрибу.
В качестве аналитических линий были использованы: хром—4274,8 и 4254,3, барий — 4934,1, стронций — 4607,3, никель—3414,3, медь —3273,9, свинец — 2833,1, марганец — 4823,5; наиболее чувствительные линия марганца 4035,7, 4034,5 и 4033,6 оказались неудобными из-за большого фона.
Одновременно метод контролировали съемкой стандартных смесей с известными концентрациями, на основе чего для контроля были построены графики зависимости интенсивности аналитических линий от концентрации элемента.
В январе 1945 г. была исследована количественным методом вода рек Ангары, Иркута и Ушаковки. Пробы были взяты в тот период, когда вода была подо льдом и поверхностные загрязнения поступали в реки лишь в ничтожном количестве.
Из Ангары проба воды была взята в Кировском районе, против городского сада, из Иркута — в районе судоремонтного завода, а из Ушаковки — выше. рабочего предместья.
Результаты анализа приведены в табл. 2.
Вода Ушаковки содержит барий в значительно большем количестве, чем вода Иркута и Ангары. Хром содержится в воде всех трех рек почти в одинаковом, очень небольшом, количестве В ничтожном количестве содержится свинец в Ушаковке, в остальных реках Иркутска он содержится в виде следов.
лица 1
сических веществ в мг/л
• никель стронций олово медь марганец 1 ванадий молибден У титан серебро
+ +4 _ 4 Следы + Следы Следы —
+ 4+ .4 + и + 9 . + —.
+ 44+ — Следы + » + , [
+ +4 — 4 » + » + —
4- 44 — •4 ++ + > + Следы
4 44 — 4 + Следы - +
4 ++ — 4- ++ + _ +
4 4 — 1 ++ Следы — + I
+ 44+ 4- + +++ + + - I II
4+ 44 — 4 ++-Н- + Следы +
Таблица 2
Водоисточник Содержание токсических веществ в мг/л
барий хром свинец
Река Ангара ....... . . . 0,003 0,0011 Следы
Иркут ... . . . 0,002 0,0017 »
Ушаковка ..... . . 0,03 0,0015 0,007 __I '
На содержание токсических веществ в речной воде может оказать влияние спуск промышленных сточных вод. Поэтому можно было предположить, что в разных местах города по течению Ангары содержание токсических веществ будет неодинаковым. Это имеет большое практическое значение, так как из Ангары по ее течению в пределах городской черты забирают воду водопроводы разных поселков города и жители, живущие недалеко от реки.
Пробы воды были взяты из Ангары в разных местах по ее течению. Результаты исследования оказались следующие (табл. 3).
Таблица 3
Место забора воды в Ангаре Содержание токсических веществ в мг/л воды
хром барий свинец
0,0011 0,003 Следы
Ниже устья реки Ушаковки . , . 0,012 0,0045 .
Выше кожзавода........ 0,047 0,0035 0,003
Ниже , ........ 0,076 0,015 0,С07
Ниже города содержание токсических веществ в воде Ангары оказалось ббльшим, чем выше него. Это заметно уже ниже устья Ушаковки; особенно сказалось это на содержании хрома, спускаемого в Ангару со сточными водами двух металлообрабатывающих предприятий в черте города выше устья Ушаковки.
Через 9 месяцев после первого исследования (в октябре 1945 г.) было организовано вторичное более расширенное исследование источников водоснабжения Иркутска. Объем исследования был расширен и в части выбора определяемых элементов (вместо 3 было определено 7), и в отношении количества точек забора.
Результаты этого исследования оказались следующие (табл. 4).
Таблица 4
Место забора воды 1 Содержание токсических веществ в мг/л
хром никель свинец « 5 Си СО Ю стронций л ч <и ж / \ марганец |
I Ангара выше города...... 0,006 0,002 0,0006 0,031 0,011 0,0010 <0,001
, ниже устья Ушаковки 0,0005 0,0016 0,0009 0,008 0,009 0,0013 <0,001
ниже кожзавода .... 0,0034 0,001 0,0014 0,028 0,015 о,осо <0,001
0,002 0,0002 0,009 0,035 0,002 0,01
К моменту взятия этой серии проб из города было резвакуиро-вано одно из крупных предприятий, спускавших в Ангару токсические вещества. Поэтому ниже устья Ушаковки вода Ангары содержала почти такое же количество токсических веществ, как и выше города.
Ниже кожзавода содержание отдельных токсических веществ (хром, стронций) больше, чем выше города, за счет спуска сточных вод заводом им. Куйбышева, кожзаводом и другими предприятиями, расположенными на берегах Ангары и Ушаковки. Количество других токсических веществ, например, меди, уменьшилось ниже города по сравнению с местами забора проб выше города, повидимому, за счет перемешивания воды в реке и отсутствия значительных стоков, содержащих медь.
Сравнивая количество отдельных токсических веществ в Ангаре и Ушаковке, по данным исследований в январе и октябре 1945 г., мы получили следующие результаты (табл. 5).
Таблица 5
Водо-| источник - | Место забора проб Содержание токсических веществ в мг/л хром свинец барий
га 1Л ш 3! О) О! — октябрь 1945 г. январь 1945 г. ! октябрь 1945 г. январь 1945 г. октябрь 1945 г. !
Ангара Выше города....... 0,0011 0,0006 Следы 0,0005 0.003 0,031
я Ниже устья Ушаковки . . 0,0012 0,0005 „ 0,0009;0,С045 0,008'
• Ниже кожзавода..... 0,076 0,0034 ,0,007 0.0С02 0,015 0,028
Ушаковка Рабочее предместье .... 0,075 0,0012 0,007 <0,0002 0,01 0.009;
т
По сравнению с исследованиями в январе 1945 г. в октябре того же года содержание элементов, как видно из табл. 5, уменьшилось. Особенные изменения произошли в концентрациях хрома и свинца в Ангаре, что объясняется реэвакуацией из города одного крупного металлообрабатывающего завода. Кроме того, уменьшение концентраций могло произойти также за счет изменения водного режима рек в октябре по сравнению с январем (увеличение расхода воды в реке).
Ввиду того что в Иркутске имеется несколько водопроводов, забирающих воду из разных мест Ангары, было проверено содержание токсических веществ в воде, подаваемой разными водопроводами. При одновременном заборе проб результаты оказались следующие (табл. 6).
Таблица 6
1 Содержание токсических веществ в мг/л
1 л ч а V >я И ла
о ¡4 к о. о.«: ** о. Я
>4 и ® и я X 2 К
Общегородской водопровод . . . 0,0008 0,0013 0,0003 0,029 0,041 0,00С65 <0,001
Водопровод предместья Сверд- 0,0005 0,011 0,013 0,0002 <0,002
лове ... ........ 0,0006 0,0009
Водопровод предместья Марата 0,0007 0,0017 0,0019 0,023 0,011 0,0002 0,02
Водопровод поселка Ленино .. . 0,0005 0,0012 0,0002 0,029 0,010 0,0006 0,026
Содержание токсических веществ в воде Ангары, подаваемой различными водопроводами Иркутска, оказалось незначительным. Колебания в содержании отдельных элементов в разных местах водозабора не велики.
Для выяснения влияния некоторых предприятий Иркутска на концентрации токсических веществ'в воде Ангары были исследованы сточные воды этих предприятий на содержание бария, хрома и свинца.
Результаты исследования общезаводского стока двух предприятий оказались следующие (табл. 7).
Таблица 7
I Предприятие Содержание токсических веществ в мг/л
барий хром • ' - -1 свинец
1 . А................ | 0,029 | 0,121 0,018 0,038 0,042 0,01
В общезаводском стоке обоих предприятий содержание бария, хрома и свинца сравнительно не велико. Поэтому и в воде Ангары содержание этих элементов, учитывая большое разведение, также ничтожно (расход воды в Ангаре в среднем составляет 1 800 м3 в секунду).
На заводе им. Куйбышева были обследованы сточные воды трех цехов: холодного, горячего проката и хромировочного. Были определены 7 элементов. Результаты определения приведены в табл. 8.
Содержание указанных элементов в сточных водах завода им. Куйбышева оказалось сравнительно небольшим. Поэтому и в воде Ангары содержание этих элементов также не могло существенно измениться.
Таблица 8
Цех холодного проката , горячего проката . хромирования . .
Содержание токсических веществ в мг/л
£ 9 а. к
0,0011 0.00Г9 0,004
3 ! к >х | х 1 -------- сэ
; ¥ 5 О. а.« ; £ о. Я
™ сэ X <»> <о о Я 35 и X X
г; 0,0022 0,001 0,041 | 0,014,0,0007 0,046 ;
0,00170,0013 0,026 0,01310,0012 0,15
0,124 Ю,С011 0,024 0,0100,0015 <0,002 I I 1
Наряду с водой рек и стоками отдельных предприятий, на содержание токсических веществ были исследованы также подземные грунтовые воды Иркутска. Результаты исследования оказались следующие (табл. 9).
Таблица 9
Содержание токсических веществ в мг/л
Водоисточник хром никель свинец барий стронций медь марганец
Артезианский колодец пивоваренного завода . . .......... Колодец в рабочем поселке .... 0,0026 0 002 0,0026 0,041 0,0014 0,23 о,оою! 0,10 0,3 0,043 0,0029 0,53 0,0030>1,2
Таблица 10
Название города Название водоисточника Содержание токсических веществ в мг/л
хром никель свинец « X о. со ю в о ». ° * 1 медь марганец
_ - Иркутск Ангара........ 0,0008 0.0013 0,0003 0,009 0,011 0,0006 <0,001
V Ушаковка....... 0,0012 0,0о2 0,0002 0,009 0,0055 0,0002 0,01
_ Подземные грунтовые
воды....... 0,002 0,041 0,0009 0,1 0,043 0,(03 >1,2 |
„ Артезианские воды . . . 0,0026 0,0026 0,0014 0,23 0,3 0.0005 0,53
Нью-Йорк Горные водоисточники . 0,007 0,100 0,04 0,05 0,005 0,01 0,07
Вашингтон Река Потомак..... 0,002 0,000 0,02 0,15 0,002 0,02 0,15
Чикаго Озеро Мичиган .... 0,002 0,002 0,002 0,07 0,01 0,07 0,003
I Миннеапо- Река Миссисипи:
лис верхнее течение . . 0,000 0,003 0,003 0,3 0,005 0,05 0,05
Сан-Луи Река Миссисипи:
среднее течение . . . 0,01 0,005 0,005 0,2 0,005 0,2 ' ■ О.СОО
Новый Река Миссисипи:
'Орлеан нижнее течение . . . 0,002 0,001 0,001 0,1 0,001 0,05 0,0С0
Бисмарк Река "Миссури..... о.осо 0,005 0,01 0,5 0,1 0,1 0,000
Джексон- Артскважина..... 0,004 0,004 0,04 0,3 0,004 0,05 0.004
вилль 1
Хаустон Подземные грунтовые
1 _ 0,01 0,000 ¡0,005 0,4 0,05 0,1 0,005
В подземных грунтовых водах обнаружено значительное содержание бария, стронция и марганца. Содержание марганца превышает санитарные нормы, установленные в СССР и за границей. Содержание бария настолько высокое, что вода должна рассматриваться как непригодная для питья.
Сравнивая содержание токсических веществ в водоисточниках Иркутска с содержанием таковых в американских водоисточниках, мы получим следующие результаты (табл. 10).
Ангара и Ушаковка по большинству элементов содержат значительно меньше токсических веществ, чем Потомак, Миссисипи и Миссури, уступая им по стронцию. Подземные грунтовые воды Иркутска по сравнению с таковыми в Хаустоне содержат меньше хрома, свинца, бария, меди, больше никеля и марганца и примерно одинаковое количество стронция. Артезианские воды Иркутска по сравнению с водами Джексонвилля содержат меньше хрома, никеля, свинца, меди и больше стронция и марганца, почти равное количество никеля я бария.
Выв о ды
1. В реках Иркутска проверенные нами токсические вещества обнаружены в незначительном количестве, причем концентрация большинства их значительно меньше, чем в американских водоисточниках, данные о которых были опубликованы.
2. В подземных грунтовых водах Иркутска, по данным наших исследований, концентрации токсических веществ выше, чем в реках.
3. Из токсических веществ в артезианских водах Иркутска в значительном количестве обнаружен барий (0,23 мг/л).
4. Марганец также встречается в больших концентрациях в подземных водах. Обнаруженные концентрации 1,2 и 0,53 мг/л выше допустимых.
5. Существующие предприятия Иркутска спускают в Ангару токсические вещества в незначительном количестве; тем не менее концентрация некоторых из них, например, хрома и бария, ниже города больше, чем выше города.
6 Применение спектрального анализа для одновременного определения нескольких токсических веществ в питьевых и сточных водах оказалось вполне рациональным.
Д. Н. КАЛЮЖНЫЙ, Л. М. -ВОЛОВА и Э- С. ТУРЕЦКАЯ
Исследование атмосферного воздуха при тушении кокса фенольными водами коксохимических заводов
Сообщение II1
Из Украинского института коммунальной гигиены (Киев)
Исследования, проведенные в лабораторных условиях, лишь частично приближаются к производственной обстановке, и результаты, полученные при этом, не могут в полной мере характеризовать действительное загрязнение воздуха при тушении кокса фенольными водами на коксохимических заводах.
' Сообщение I помещено в № 12, 1947.
