CC BY
12
® КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1995 УДК 614.78:696.11-07
10. В. Новиков, А. В. Тулакин, Г. П. Цыплакова, В. А. Устюгов, Р. С. Ехина, Г. П. Амплеева,
И. С. Тюленева, О. Г. Семенова
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ И ОБРАСТАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ НА КАЧЕСТВО
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Водопроводная сеть — один из наиболее важных элементов системы водоснабжения. С момента поступления воды в сеть безвредность и безопасность питьевого водопользования всецело зависит от правильной эксплуатации и санитарного состояния водопроводных сетей |1, 13, 1б|.
Анализ имеющихся данных показывает, что магистральные водоводы, как правило (около 80%), выполнены из стальных труб; уличная водопроводная сеть — из традиционных чугунных труб с заделкой стыков цементными растворами. Системы внутреннего водоснабжения также монтируются, за редким исключением, из стальных труб [17).
Стальные трубы в большинстве случаев не имеют должной защиты от внутренней и внешней коррозии. По данным эксплуатационных организаций, стальные трубопроводы начинают течь уже через 5—6 лет, создавая аварийные ситуации на сетях, а в районах с блуждающими подземными токами, даже при наличии антикоррозионной защиты, стальные трубопроводы выходят из строя через 8—10 лет [11, 21].
Чугунные трубы менее подвержены коррозии, однако низкое качество труб средних и больших диаметров (400 мм и более) привело к ограничению их использования. Кроме того, качество внутренних покрытий чугунных труб неудовлетворительно, что приводит к образованию отложений и сокращает срок их эксплуатации.
Неметаллические трубы, применение которых регламентировано СНиП 2.04.02—84 "Водоснабжение" (п. 8.21), на практике используются ограничено, что связано с недостаточно высоким качеством железобетонных и асбестоцементных труб. Кроме того, бетонные, керамические и асбе-стоцементные трубы крайне ненадежно уплотняются в местах стыков. Железобетонные и асбесто-цементные трубы являются сравнительно низконапорными, что также ограничивает возможность их использования в системах водоподачи [16].
За рубежом в последние годы в системах внутреннего водоснабжения широко используются трубы из цветных металлов, а также пластмассовые трубы. В нашей стране объем пластмассовых груб составляет в структуре используемых материалов не более 10—15% [12, 21].
Санэпиднадзором России разрешено к использованию в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения более 50 наименований материалов, предназначенных для изготовления труб [10]. Около 80% из них составляют полимерные композиции, представленные в основном полиэтиле-нами, полипропиленами, полибутиленом и поли-винилхлоридами. Находят применение также би-пластмассовые трубы на основе поливинилхлори-да и стеклопластика.
Значительно меньшую по объему группу (около 20%) формируют стали и сплавы, а также чугунные и медные трубы. Разрешены в производстве труб хозяйственно-питьевого назначения и отдельные марки бетона.
"Перечень материалов, реагентов и малогабаритных устройств, разрешенных ГК СЭН РФ для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" (от 23.10.92 №01-19/32-11) регламентирует также использование более 20 наименований материалов, предназначенных для покрытия (цементные и эпоксидно-битумные покрытия, цинковые покрытия, эмали и др.) и герметизации (клеи, лаки, герметики) труб.
Основное гигиеническое требование, которое предъявляется к материалам, используемым в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, заключается в сохранении качества воды в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Вопрос использования новых материалов и установление регламентов их применения решается на основе объективных научных данных о степени и характере воздействия материалов на показатели качества воды, уровнях миграции отдельных компонентов в воду и т. д. [8, 14, 22].
В связи с этим используемые материалы должны отвечать следующим требованиям. Во-первых, материалы труб не должны ухудшать органо-лептических свойств воды; во-вторых, в процессе эксплуатации труб из материалов не должны выделяться в воду химические вещества, а в случае миграции последних их концентрация не должна превышать принятые гигиенические нормативы; в-третьих, данные материалы не должны оказывать стимулирующего влияния на микрофлору воды; в-четвертых, должна быть гарантирована возможность эффективного обеззараживания самого материала [7, 9, 10].
Перечисленные критерии определяют порядок проведения исследований при гигиенической экспертизе материалов [5, 19, 20].
Таким образом, применение новых материалов Для изготовления водопроводных труб, покрытий, герметиков выдвигает целый ряд вопросов, требующих своего решения. В первую очередь это касается обеспечения безвредности и безопасности использования предлагаемых материалов, исключения негативных последствий их эксплуатации, основным из которых в случае стальных труб является коррозия.
Остаточные количества реагентов, используемых в процессе водоподготовки, в значительной степени оказывают влияние на интенсивность коррозионных процессов, протекающих в трубопроводных системах. На скорость коррозии и характер образующихся продуктов оказывает влияние и природный состав воды [4, 11]. Например,
в воде могут присутствовать ионы, способствующие усилению коррозии (активаторы) или ее ослаблению (пассиваторы). К активаторам относятся прежде всего ионы хлора.
Деструкция под действием сильных окислителей (озон) органических веществ приводит к их трансформации из биорезистентной формы в более биоразлагаемую, что обусловливает появление отложений в резервуарах и распределительной водопроводной системе и вызывает ухудшение качества подаваемой воды.
Кроме того, во время транспортировки воды в водопроводах в присутствии органических и аммонийных соединений развиваются бактерии, в частности, железобактерии и сульфатредуцирую-щие бактерии, вызывающие обрастание труб и интенсифицирующие процессы коррозии.
Путь к увеличению срока эксплуатации металлических водопроводов и повышению гарантии сохранения качества питьевой воды должен основываться на рациональном использовании оптимальных концентраций реагентов, используемых в процессе обработки водь!, и небольших добавок стабилизирующих веществ, таких как фтористый аммоний, позволяющих избирательно воздействовать на бактериальную флору и снижать коррозионную активность воды. Следует, однако, помнить, что фторированная вода с содержанием оптимальных доз фтора в отношении антикариозного действия (0,7—1,2 мг/л) обладает повышенной агрессивностью в отношении металлических трубопроводных систем.
Перспективным направлением в борьбе с коррозионными процессами является использование новых методов водоподгоговки и обеззараживания воды, в частности, УФ-облучения вместо традиционного хлорирования, а также более широкое применение полимерных материалов при организации систем внутреннего водоснабжения.
При движении воды по многокилометровым металлическим (стальным) трубопроводам ее качество претерпевает определенные изменения, основными из которых являются ухудшение органо-лептических свойств (запаха, цветности, прозрачности), повышение содержания железа, возможная миграция токсичных компонентов и бактериальное загрязнение воды, что в значительной степени связано с коррозионными процессами.
Ухудшение органолептических показателей питьевой воды находится в прямой зависимости от санитарно-технического состояния водопроводной сети, расстояния по отношению к головным сооружениям, расхода воды в водопроводе и др. [3].
В результате длительного контакта с металлическими трубами (стальными, оцинкованными, медными), подвергшимися в процессе эксплуатации коррозии, вода может приобретать посторонний запах до 3—4- баллов, высокую цветность — до 100° и выше; увеличивается содержание железа до 5—6 мг/л, меди, цинка; повышается мутность воды.
В процессе коррозии в воде может повышаться содержание химических веществ, нормируемых по органолептическому признаку вредности. Это связано с деструкцией как самих труб, так и используемых защитных покрытий. Ниже приведена характеристика наиболее распространенных ин-
гредиентов, нормируемых по органолептическому критерию.
Одна из важнейших характеристик органолептических свойств воды — показатель мутности. Частицы ила, кремний, гидроокиси алюминия и железа, микроорганизмы и планктон являются посторонними для питьевой воды и нежелательными для организма человека.
Цветность питьевых и природных вод может быть вызвана присутствием гуминовых веществ или комплексных соединений железа, цинка, марганца. Цветность питьевой воды имеет в первую очередь эстетическое значение. Однако в литературе достаточно широко представлены материалы, характеризующие взаимосвязь между уровнем цветности и образованием некоторых высокотоксичных хлорорганических соединений, таких как хлороформ [6, 13].
Содержание железа регламентировано в концентрации не более 0,3 мг/л. Присутствие более высоких концентраций нежелательно по ряду причин. В частности, при значениях рН, характерных для систем питьевой воды, соли двухвалентного железа нестабильны и выпадают в осадок в виде нерастворимого гидроксида железа, который оседает в виде ржавого налета. Железо, оседающее в распределительной системе, снижает ток воды, ускоряет рост железобактерий, способствует заиливанию трубопроводов, сокращает срок их эксплуатации.
Присутствие марганца в системах питьевого водоснабжения нежелательно по ряду причин, не связанных со здоровьем (недействующая концентрация 2,0 мг/л). В концентрациях более 0,15 мг/л марганец придает воде неприятный привкус, способствует накипеобразованию, усиливает проблему запаха и мутности.
Большие концентрации меди делают воду орга-нолептически непригодной для питьевых целей, раздражают слизистую желудка [13].
Цинк в концентрациях более 5,0 мг/л придает воде нежелательный вяжущий привкус; может появиться опалесценция, а при кипячении — маслянистая пленка.
При использовании в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения металлических труб, во-дозапорной арматуры, различных покрытий возможна миграция в воду высокотоксичных ингредиентов, таких как свинец, кадмий, мышьяк, асбест и др. [ 111.
Свинец, особенно в высоких дозах, является кумулятивным метаболическим ядом общего действия. Опасность для здоровья содержащегося в питьевой воде свинца стала обнаруживаться в связи с массовыми интоксикациями, которые возникали при использовании на водопроводах свинцовых труб. Подобные интоксикации полностью не исключены, так как в ряде регионов свинцовые грубы могли сохраниться в системе распределительных водопроводных сетей. Возможно присутствие свинца в качестве примеси в припоях, стальных трубах, латунных сплавах, используемых для изготовления водозапорной арматуры 113].
Высокотоксичный химический элемент кадмий может присутствовать в покрытиях. Миграция кадмия в воду может увеличиваться в районах, снабжаемых мягкой водой с низким значением
2-3?5
- 9 -
рН, поскольку она обладает более высокими коррозирующими свойствами по отношению к водопроводной сети. При поступлении кадмия в организм в больших количествах могут возникать желудочно-кишечные расстройства, анемия, почечные колики. Кроме того, кадмий дает ряд специфических отдаленных эффектов [13, 15].
Основным источником поступления алюминия в воду являются коагулянты и флокулянты (сернокислый алюминий, хлорид алюминия и др.) — вещества, применяемые в процессе обработки воды. Миграция в воду алюминия может быть обусловлена использованием лигированных расплавов цинка, применяемых для нанесения антикоррозионных покрытий. Исследованиями последних лет показано, что токсическое действие алюминия связано с неврологическими расстройствами.
Мышьяк может входить в состав примесей веществ, используемых при реагентной обработке воды. Соединения мышьяка обладают способностью к кумуляции; при хроническом воздействии вызывают расстройства центральной и периферической нервной системы. Специальная исследовательская группа ВОЗ и Агентство США г.о охране окружающей среды установили, что воздействие мышьяка в течение всей жизни в концентрации 0,2 мг/л увеличивает риск развития рака кожи [13].
Асбест — канцероген, при пероральном поступлении увеличивает частоту возникновения рака желудочно-кишечного тракта [23|.
Бактериальное загрязнение воды в основном является вторичным, поскольку с очистных водопроводных сооружений в магистральные водоводы подается вода, отвечающая требованиям ГОСТа 2874—82 "Вода питьевая" по бактериологическим показателям. Состояние водопроводных сетей вследствие их коррозии и обрастания, а также нарушения режима эксплуатации ухудшают бактериологические показатели качества питьевой воды [18]. Частицы продуктов коррозии металла, способствуя агрегированию различных видов загрязнений, являются благоприятной средой для развития микроорганизмов. Особенно неблагоприятно это сказывается на качестве питьевой воды в летний период, когда регистрируется наибольшее количество загрязненных (нестандартных) проб воды.
Таким образом, в процессе эксплуатации водопроводных систем могут сложиться предпосылки к снижению санитарной надежности питьевого водопользования. Из-за ветхого состояния разводящих сетей в большинстве случаев наименее управляемыми являются процессы, приводящие к снижению эпидемической безопасности питьевой воды (коррозия, обрастание труб, аварии).
По данным НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды, из 700 ООО км трубопроводов системы подачи и распределения воды около трети подверглись внутренним обрастаниям, около 20% находится в аварийном состоянии. В определенной степени это обусловлено тем, что до 50% трубопроводов находится в эксплуатации сверх положенного срока [16].
Поскольку до настоящего времени не предпринималось действенных мер по реабилитации трубопроводов, прежде всего стальных, не защищен-
ных от коррозии, можно ожидать быстрого нарастания количества и масштабов аварийных повреждений. Так, по данным за 1995 г., число аварий в Московской обл. составило около 2600, в Самарской — около 2500, в Белгородской — более 1700, во Владимирской — 3500 (против 2208 в 1994 г.), в Хабаровском крае — 998 (против 770 в 1994 г.).
Накопленные за последние годы центрами санэгшднадзора данные также свидетельствуют о практически повсеместном ухудшении санитарного состояния разводящих водопроводных сетей и качества питьевой воды, подаваемой населению.
Так, процент проб воды, не соответствующих гигиеническим нормативам ]2] по бактериологическим показателям, в разводящей сети (по сравнению с водой, поступающей с головных водоочистных сооружений) возрос в 1995 г. по сравнению с 1994 г. в Курской обл. с 14 до 24,5%, в Читинской обл. с 17 до 24%, в Красноярском крае с 5 до 7,1%, что подтверждает факт ухудшения качества воды на этапе транспортировки по причине неудовлетворительного состояния внутренних сетей, перебоев в подаче питьевой воды.
В водопроводных сетях значительно чаще обнаруживается высокое (коли-индекс > 20) микробное загрязнение. Это отмечается, в частности, в Орловской обл., где данный показатель достигает 44%, в Республике Дагестан — 21%, в Смоленской обл. — 13%, в Волгоградской — 10%.
Неудовлетворительное состояние трубопроводов, их высокая аварийность являются во многих случаях причиной загрязнения питьевой воды, способствуют возникновению и распространению кишечных инфекций, прежде всего, вирусного гепатита А и бактериальной дизентерии.
Так, в 1994 г. высокая заболеваемость гепатитом А регистрировался в Калмыкии (334 на 100 тыс. населения), Дагестане (243), в Таймырском автономном округе (242), Пермской обл. (161), Красноярском крае (194).
В 1995 г. число больных дизентерией в целом по РФ возросло (в сравнении с 1994 г.) на 40%, а в Псковской, Пензенской, Ярославской и некоторых других областях — в 1,5—2,0 раза.
Ветхое состояние разводящих водопроводных сетей в сочетании с перебоями подачи воды в жилые дома приводит к опорожнению трубопроводов и образованию вакуумных зон, создает непосредственную угрозу проникновения в трубопроводы загрязнений из окружающего грунта, особенно при высоком уровне стояния грунтовых воД.
Повреждения на трубопроводах в виде свищей, трещин, разрывов и разгерметизации стыков вызывают значительные утечки воды, оцениваемые по разным данным величиной от 8 до 40% от объема воды, подаваемой в сеть. Чтобы выправить сложившееся положение, минимальная ежегодная перекладка ветхих сетей должна составлять 10 000-12 000 км.
Таким образом, повышение аварийности водопроводных систем практически повсеместно связано с их неудовлетворительным сакитарно-тех-ническим состоянием вследствие коррозии стальных трубопроводов.
Последствия вторичного микробного загрязнения воды (высокая заболеваемость острыми ки-
ю -
щечными инфекциями) требуют принятия экстренных мер по реконструкции изношенных стальных разводящих сетей, совершенствованию структуры материалов, используемых при строительстве водопроводных систем.
Выводы. 1. Анализ сложившегося положения в области эксплуатации водопроводных систем свидетельствует о необходимости проведения реабилитационных санитарно-технических мероприятий, направленных на устранение реально существующей угрозы загрязнения трубопроводов, транспортирующих питьевую воду.
2. Замена стальных труб на полимерные, обеспечивающие гарантийный срок эксплуатации в течение 50 лет, может быть поставлена на одно из первых мест в числе стратегических мероприятий по улучшению обеспечения населения доброкачественной питьевой водой.
3. Использование полимерных труб возможно как для замены стальных трубопроводов, так и для создания внутренних оболочек в трубопроводах наземной прокладки. Это позволит минимизировать негативные последствия от коррозионных процессов, в частности, снизить потери воды, продлить срок эксплуатации водопроводных систем и тем самым повысить санитарную надежность питьевого водопользования.
Л итература
1. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. — М., 1982. — С. 49—135.
2. ГОСТ 2874—82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством". — М., 1982.
3. Дик Э. А. Гигиеническая оценка групповых систем сельскохозяйственного водоснабжения и разработка санитарно-гигиенических мероприятий по оптимизации проектирования. строительства и эксплуатации этих сооружений: Авторсф. дис. ... канд. — М., 1979.
4. Евтиков Н. И., Снытии И. А., Тихонова Л. С., Сапшева Р. К. // Водоснабжение и сан. техника. — 1983. — № 12. - С. 7-8.
5. Катаева С. Е. // Гиг. и сан. — 1988. — № 10. — С. 8—10.
6. Красовскш) Г. Н.. Илышцкий А. П., Воронин В. М. //Там же. — 1991. - № 2. — С. 14—15.
7. Методические указания к экспериментальному изучению процессов трансформации химических веществ при их гигиеническом регламентировании в воде. — М., 1985.
8. Методические указания по гигиеническому контролю за изделиями из синтетических материалов, предлагаемых для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения (№ 2349—81). — М., 1981.
9. Методические указания по математическому планированию экспериментов при санитарной экспертизе полимерных материалов, применяемых в водоснабжении (№ 1333-75). - М„ 1975.
10. Перечень материалов, реагентов и малогабаритных устройств, разрешенных ГК санэпиднадзора РФ для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения (№ 01-19/32-11). - М., 1992.
11. Проскурин Е. М., Митников И. £., Норвилло Н. 10. // Водоснабжение и сан. техника. — 1983. — № 12. — С. 13— 14.
12. Ромейко В. С. И Там же. - 1984. - № 3. - С. 3.
13. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т. 2. Гигиенические критерии и другая релевантная информация. ВОЗ. — Женева.
14. Санитарно-гигиеническая оценка применения некоторых антикоррозийных внутренних полимерцементных покрытий в водопроводной практике (перхлорвиниловый состав): Отчет о НИР. Инв. № Р 36/74. - М„ 1974.
15. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (№ 4630-8S). - М„ 1988.
16. Совершенствование системы подачи и распределения воды: Отчет о НИР/ВОДГЕО. - М., 1995.
17. СНиП 2.04.02—84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. — М., 1985.
18. Талаева Ю. Г.. Артемова Т. 3. // Гиг. и сан. — 1988. — № 8. - С. 8-11.
19. Туричева 3. Г. Санитарно-химичсский анализ пластмасс. — Л., 1977. - С. 11-28.
20. Тюленеча И. С. Экспериментальные и натурные исследования к ускоренной оценке биологических свойств новых полимерных материалов, применяемых в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения: Автореф. дис. ... канд. — М„ 1991.
21. Шелеспнок С. // Водоснабжение и сан. техника. — 1995. — № 8. - С. 18-20.
22. Шефтель В. О. // Пласт, массы. - 1978. - № 8. - С. 61-63.
23. McCabe L. J., Milletle J. R. // American Water Works Association. Annual Conference: Proceedings. — San Francisco, 1979.
Поступила 2S.02.97
® КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 199S УДК 614.777:552.578.21-07
С. И. Плитман, Г. В. Гуськов, К. О. Ласточкина, Е. Ф. Горшкова, Л. Ф. Балабанова, А. И. Роговец ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОДЕСТРУКТОРОВ ДЛЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
И ТЕРРИТОРИЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана; Минздрав РФ, Москва
Проблемы загрязнения природной среды нефтью чрезвычайно актуальны. Даже в условиях нормального функционирования хозяйственных объектов на большинстве водоемов России, используемых для рекреационного водопользования и в качестве источников хозяйственно-питье-вого водоснабжения, содержание нефтепродуктов превышает допустимые нормативы [2]. По имеющимся данным в водоемах Обского речного бассейна их содержание колеблется от 2 до 3 гигиенических ПДК, в водоемах Волжского и Камского бассейнов — от 1,5 до 2 ПДК; значительные их количества обнаруживаются и в воде других поверхностных водоемов. Наибольшая опасность от загрязнения нефтепродуктами возникает при авариях в процессе добычи, хранения, транспорти-
ровки и переработки нефти. В результате многолетних утечек образовались массивные техногенные залежи нефтепродуктов, приведшие к загрязнению подземных вод в зоне трубопроводов Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода.
Повышенный износ оборудования многих нефтегазопромысловых объектов сопровождается устойчивым ростом аварийности. Число аварий в зоне деятельности только лишь АООТ "Лукойл Лангепаснефтегаз" увеличилось с 663 в 1990 г. до 1543 в 1995 г. [1]. Из добываемых ежегодно в России 300 млн тонн нефти при добыче и транспортировке теряется от 4,5 до 30 млн тонн.
Загрязнение природных объектов нефтью не только наносит экономический ущерб, но и вы-
