Микрокомпонетный состав подземных вод и здоровье населения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микрокомпонетный состав подземных вод и здоровье населения

Рябинина О.Н., к.т.н.

Григорьева Е.Н.

Оренбургский государственный университет

Донецкова А.А., общество с ограниченной ответственностью «Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа»

г. Оренбург

Химический состав подземных вод зависит от их происхождения, характера водообмена и взаимодействия с горными породами. В процессе фильтрации происходит обогащение подземных вод минеральными солями.

Химический состав подземных вод определяется содержанием в них шести главных компонентов: трех анионов - Сl^-, S0₄^2-, НСО₃^- и трех катионов - Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺. Соотношение указанных компонентов определяет основные свойства подземных вод - соленость, жесткость и щелочность.

К микрокомпонентам относятся химические элементы, растворенные в подземных водах в небольших концентрациях. Однако, несмотря на это они также представляют собой интерес, поскольку оказывают влияние на организм человека.

Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Этим качеством в большей мере отвечают подземные воды, которые согласно нормативам, должны быть первоочередными источниками хозяйственно-питьевого водоснабжения. В целом по территории Российской Федерации они удовлетворяют на 45 % хозяйственно-питьевые потребности в воде. В Оренбургской области в общем объеме водопотребления на долю подземных вод приходится порядка 90 %.

В связи с особенностями гидрогеологических условий Оренбургской области основным источником подземных вод для хозпитьевых целей является водоносный четвертичный аллювиальный горизонт, на долю которого приходится 75 % от общего объема водопотребления. Немаловажным является водоносный верхнепермский комплекс, за счет которого потребность в воде удовлетворяется на 16 %. Из остальных горизонтов вода добывается в объеме 9 % [1].

Значительную роль в химическом составе подземных вод играют микрокомпоненты: железо, марганец, цинк и др., содержание которых в подземных водах Оренбургской области рассматривается далее в соответствие с Санитарными Нормами [2].

Железо является одним из наиболее распространенных микроэлементов, содержащихся в природных, особенно подземных водах, используемых для водоснабжения. ПДК общего содержания железа (Fe²⁺ и Fe³⁺) в питьевой воде согласно СанПиН составляет 0,3 мг/дм³. При дефиците железа отмечается малокровие, поражение миокарда, утрата тонуса скелетных мышц, а также иммунодефицитные состояния. Избыток железа усиливает воспалительные процессы в организме человека. Минимальная суточная потребность в железе колеблется от 7 до 14 мг. У людей, употребляющих воду с концентрацией Fe 1 мг/дм³, обнаруживается зуд, сухость и шелушение кожи. Содержание в питьевой воде от 2,4 до 5,0 мг/дм³ приводит к кожным высыпаниям и повышению аллергизации; поступление в организм больших количеств железа приводит к его накоплению в тканях и их поражение.

В западной и центральной частях Оренбургской области широко развиты красноцветные континентальные верхнепермские отложения. Подземные воды, формирующиеся в них, содержат в повышенном количестве железо и марганец. В результате разгрузки подземных вод верхнепермских отложений в четвертичный аллювиальный водоносный горизонт, в нем также формируется повышенное содержание железа. Длительное время на водозаборе г. Бузулук среднегодовая концентрация железа составляла 5 - 12 ПДК, что делало воду непригодной не только для питьевых, но и технических целей [3]. В районе Бузулука не только подземные, но и речные воды периодически обогащаются железом на 1,0 - 1,5 порядка выше нормы.

В 2010 г. начала функционировать станция обезжелезивания воды, осаждающая железо путем перевода его из окисной формы в закисную. Эта мера позволила снизить содержание железа в воде, подаваемой потребителям, до нормируемых показателей. Высокие капитальные и эксплуатационные затраты на обезжелезивание воды требуют изменения конструкции водозаборных скважин, недопущения вскрытия ими верхнепермских водоносных горизонтов и подтягивания подземных вод, обогащенных железом. Подобные условия характерны также для других районов на западе и в центре области, где развиты верхнепермские отложения: для долины р. Самара ниже села Красногвардейский, для долины р. Урал ниже Беляевки и других рек.

Марганец является постоянным компонентом состава подземных и поверхностных вод и относится к необходимым элементам для человека, так как входит в состав веществ, принимающих активное участие в окислительно-восстановительных процессах. В поверхностных хорошо аэрируемых водах содержание марганца обычно не превышает допустимую концентрацию, равную 0,1 мг/дм³. Максимальная концентрация ионов марганца обнаруживается в восстановительных условиях, то есть таких, где в составе газов, растворенных в подземных водах, не содержится кислород. На участках техногенного загрязнения поверхностных и подземных вод промышленными сточными водами содержание соединений марганца в воде водоемов может превышать допустимые уровни в 10 и более раз.

Определено общетоксическое, эмбриотоксическое и мутагенное действие марганца при содержании его в питьевой воде на уровне 0,2 - 0,6 мг/дм³ [4]. При употреблении питьевой воды с содержанием марганца до 1,0 мг/дм³ повышается уровень общей смертности детей раннего возраста, отмечается заболеваемость кожи, мочеполовой и костно-мышечной систем; установлена связь между увеличением частоты врожденных пороков с содержанием в питьевой воде марганца.

В верхнепермских отложениях марганец тесно связан с железом. Превышение допустимой концентрации в воде по содержанию железа, часто сопровождается превышением величины ПДК по марганцу. Указанное соотношение периодически наблюдается в западных районах области: Курманаевском, Бузулукском, Тоцком, Первомайском, Грачевском. На Красногвардейском водозаборе г. Бузулук рост количества железа в питьевой воде сопровождался ростом содержания марганца до 3 - 9 ПДК [3].

Цинк входит в состав белков, а также в более чем 40 ферментов, влияет на процессы дыхания. Концентрация цинка в природных водах колеблется в широких пределах от 0,002 до 10,0 мг/дм³, питьевая норма равна 5,0 мг/дм³. По содержанию цинка во многих районах Оренбургской области подземные и поверхностные не отвечают нормативам (5,0 мг/дм³). Повышенное содержание цинка отмечено в восточных районах Оренбуржья, где разрабатываются медно-цинковые месторождения (Гайское, Летнее, Барсучий Лог и др.). На западе Оренбуржья содержание цинка, как и других микроэлементов в водах выросло в 5 - 6 раз [5], однако, не выходило за пределы питьевых норм. Недостаток цинка в воде способствует развитию атеросклероза, ведет к снижению содержания фосфора и кальция в крови, развитию зоба, в повышенных дозах цинк угнетает активность многих ферментов, приводит к дефициту меди и железа.

Йод является важнейший микроэлементом, который концентрируется в органах, отвечающих за состояние нервной, сердечно-сосудистой, репродуктивной, костной и мышечной систем, печени, желудочно-кишечного тракта. По данным В.М. Боева среди неинфекционных заболеваний эндемический зоб занимает первое место по территориальной распространенности и количеству людей, подверженных нарушениям функции щитовидной железы. На Южном Урале, как и в целом по России более 70 % населения проживает на йододефицитных территориях. Так, при обследовании 55 водопунктов в Оренбургской области, во всех содержание йода в воде было меньше 0,05 мг/дм³ при суточной потребности 0,20 - 0,22 мг/дм³, что является одной из причин психических заболеваний и ухудшения физического здоровья населения [6]. Согласно [7] в йододефицитных районах среди населения в 2 раза чаще встречается умственная отсталость, слабость, быстрая утомляемость, отеки ног и лица. В связи с указанным, необходим разработка целевых программ для предприятий пищевой промышленности, направленных на устранение дефицита йода в питьевой воде.

Фтор. Дефицит фтора в питьевой воде вызывает кариес зубов, избыток приводит к флюорозу. В России для разных климатических поясов ПДК фтора изменяется от 0,7 до 1,5 мг/дм³, в III климатическом поясе, к которому относится Оренбургская область, нормативное содержание фторидов составляет 1,2 мг/дм [2], что близко к рекомендуемому ВОЗ уровню фтора в питьевой воде 1,5 мг/дм [7]. Несмотря на широкое распространение фторирования питьевой воды как метода массовой профилактики кариеса зубов, многие вопросы, связанные с его практической реализацией, остаются нерешенными, в т.ч. и в Оренбургской области. В частности, отсутствуют сведения о профилактической эффективности фторирования воды в зависимости от степени ее природной минерализации. Содержание фтора в подземных водах Оренбургской области на всей территории в 3 - 6 раз ниже рекомендуемой нормы и составляет 0,2 - 0,4 мг/дм³, что вызывает повышенную заболеваемость населения кариесом зубов. Наиболее низкое содержание фтора отмечается в водах Бугурусланского района, где за период 2006 - 2009 гг. в водозаборах сельских населенных пунктов фтора содержалось 0,05 - 0,15 мг/дм³, а в четверти проб он полностью отсутствовал.

Медь. Ионы меди являются составной частью многих металлосодержащих ферментов, белков, катализируют завершающий этап тканевого дыхания, участвует в образовании костной ткани. В Российской Федерации ПДК меди в питьевой воде установлена на уровне 1,0 мг/дм³. В ряде зарубежных стран она значительно ниже и колеблется от 0,05 до 0,20 мг/дм³. В природных условиях содержание меди в подземных водах невелико и колеблется от 0,003 до 0,010 мг/дм³. В восточной части области, в полосе медноколчеданных месторождений (Гайское, Блявинское и др.) в подземных водах количество меди на 1 - 2 порядка выше (0,1 - 0,5 мг/дм³), при этом случаев превышения питьевых нормативов не отмечено [7]. В сточных промышленных и рудничных водах концентрация меди увеличивается в десятки и сотни раз. Токсичными могут быть любые растворимые соединения меди. Доказано, что медь при длительном поступлении в организм в малых дозах (на уровне 1,0 мг/дм³) приводит к повреждению живых клеток, к мутагенным эффектам. В повышенных концентрациях (2,0 - 3,0 мг/дм³) медь и ее соединения вызывают гепатит и цирроз печени.

Хром широко распространен, поступает в организм с питьевой водой, при избытке способен вызвать мутагенные и канцерогенные эффекты. В Оренбургской области шестивалентный хром в избытке (до 150 - 220 ПДК) поступает из Южного Казахстана (Актюбинское хромперерабатывающее предприятие) в долине р. Илек, загрязняя как подземные, так и поверхностные воды. Согласно СанПиН ПДК хрома (Сг⁺⁶) в питьевой воде составляет 0,05 мг/л [2]. По данным предприятия «Оренбург Водоканал» за последние годы на подземных и поверхностных действующих водозаборах города содержание хрома в питьевой воде не повышалось более 0,025 мг/дм³, то есть не превышало ПДК. Токсичность хрома значительно усложняется из-за происходящих в организме взаимных переходов от трехвалентной (ПДК 0,5 мг/дм³) к шестивалентной форме, с накоплением в селезенке и печени. Его недостаток в организме повышает показатели смертности, снижает мышечную массу и устойчивость к физической нагрузке [7].

Селен участвует в окислительно-восстановительных процессах, синтезе белков, снижает токсикацию тяжелых металлов. ПДК селена в воде 0,01 мг/дм³ [2]; в нормируемых количествах он активизирует обменные процессы, однако в повышенных концентрациях селен приводит к поражению печени и костного мозга. Большая часть Южного Урала, включая Оренбургскую область, относится к регионам с нормальным содержанием селена в подземных и поверхностных водах (0,005 - 0,01 мг/дм³), что улучшает адаптацию организма к неблагоприятным факторам, разрушает токсичные перекиси и улучшает состояние сердечно-сосудистой системы. Как правило, воды с повышенным количеством сульфатов и высокой щелочностью (рН более 8,0 единиц) содержат более высокие концентрации элемента, в т.ч. в Восточном Оренбуржье. Здесь, в районах Гайского ГОКа, Орско-Новотроицкой промзоны содержание селена в подземных водах порядка 0,03 мг/дм³.

подземный вода железо человек

Список литературы

1. Сквалецкий, Е.Н. К оценке ресурсов и использования подземных вод Оренбуржья// Водные ресурсы, геологическая среда и полезные ископаемые Южного Урала. Оренбург: Изд-во ОГУ, 2000. С. 14-35.

2. Санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. М: Минздрав РФ, 2001. 18 с.

3. Сквалецкий, Е.Н., Куксанов, В.Ф. Гидрогеологические проблемы водоснабжения г. Бузулука // Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование, ч. I Оренбург-Пермь: Изд. ПГУ, 2008. С. 284-291.

4. Борзунова, Е.А. и др. Гигиеническая оценка влияния марганца питьевой воды на здоровье населения // Вопросы гигиены и профессион. патологии в металлургии. М, 1998. С. 11-17

5. Зинченко, Л.Е., Кызима, М.В. и др. Информационный бюллетень о состоянии геологической среды на территории Оренбургской области. Вып. 1-10. ОАО «Компания вотемиро». Оренбург, 1997-2006.

6. Верещагин, Н.Н., Конюхов, В.А. и др. Йодная профилактика в Оренбургской области в 1997-1998 гг. Результаты и эффективность // ЗНиСО. 1999. №9 (78). С. 9-11.

7. Питьевая вода и здоровье населения. Вып. 1. Влияние химического состава питьевой воды на здоровье человека. Под ред. Беляева Е.Н. М: Минздрав РФ, 2002. 63 с.

Размещено на Allbest.ru