Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

БАРЬЕРНАЯ РОЛЬ ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В АГРОПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОИСТОЧНИКАХ

Мусаев Ш.Ж. 1 Елисеев Ю.Ю. 1 Луцевич И.Н. 1 Луцевич С.И. 1
1 ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И.Разумовского Минздрава России»
Изучение барьерной роли водоочистных сооружений, расположенных в агропромышленных районах Саратовской области на поверхностных водоисточниках, в отношении приоритетных химических веществ (тяжелых металлов, ядохимикатов, синтетических поверхностно-активных веществ, минеральных удобрений), содержащихся в воде открытых водоемов, показало их эффективность лишь при наличии загрязнителей в концентрациях, незначительно превышающих допустимые уровни. При этом барьерная роль очистных сооружений в отношении химических загрязнений зависела от количества этапов обработки воды и была эффективнее при двухступенчатой схеме обработки, включающей отстаивание, коагуляцию, фильтрацию и хлорирование. В паводковые периоды барьерная роль в отношении содержащихся в воде химических веществ повышалась, но ни одна из используемых в агропромышленных районах области схем очистки воды не справлялась с поставленной задачей – нормализацией химического состава воды.
эффективность очистки питьевой воды
химическое загрязнение
поверхностные водоисточники
1. Лаврентьев М.В. Гигиеническая оценка качества питьевой воды, полученной с использованием локальных систем очистки / М.В. Лаврентьев, А.А. Орлов, Ю.Ю. Елисеев // Фундаментальные исследования. – 2011.– № 9 – С. 421– 425.
2. Лаврентьев М.В. Гигиеническая оценка эффективности работы установок по очистке питьевой воды в учреждениях повышенной социальной значимости Саратовской области / М.В.Лаврентьев // Саратовский научно-медицинский журнал.–2011.–том 7. – №2.–С.350-353.
3. Логашова Н.Б. Санитарно-токсикологическая оценка качества питьевой воды города Саратова и обоснование оптимизации водоподготовки / Н.Б. Логашова, И.Н. Луцевич, Т.В. Водянова, Е.И. Тихомирова// Естественные и технические науки.- 2008.- №6.-С.86-92.
4. Малышева А.Г. Трансформация поверхностно-активных веществ при разных способах обеззараживания воды / А.Г. Малышева, И.Н. Луцевич, Е.Е. Кубланов, А.А. Беззубов, Т.Ю. Теплова// Гигиена и санитария.- 2008.-№2.-С.20-23.
5. Мусаев Ш.Ж. Механизмы поведения химических соединений в поверхностном, объемном слоях и донных отложениях водоемов при их антропогенном загрязнении / Ш.Ж. Мусаев, Ю.Ю. Елисеев, И.Н. Луцевич// Известия Самарского научного центра Российской академии наук.-2011.-Том 13.-№ 1(8).-С.1914-1916
6. Орлов А.А. Актуальные вопросы сельского водоснабжения Заволжья / А.А. Орлов, М.В. Лаврентьев // Здравоохранение Российской Федерации. – 2011. – №4. – С. 34.

Изучению барьерной мощности водоочистных систем в Саратовской области посвящено значительное количество исследований, в которых установлена их недостаточная эффективность в отношении ряда химических загрязнителей [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Население обследуемых агропромышленных районов использует для хозяйственно-питьевых целей воду из поверхностных и подземных водоемов. Нами изучалась барьерная роль водоочистных сооружений в отношении химических загрязнителей, содержащихся в открытых водоемах, что объяснялось не только их традиционно большим использованием сельским населением в силу доступности забора воды, но и нарастающей уязвимостью для химического загрязнения.

Из девяти изученных на содержание химических веществ открытых водоемов агропромышленных районов Саратовской области, в двух (р.Аткара и р.Медведица) вода не использовалась для хозяйственно-питьевых целей в городах районных центров, и нашла применение только в сельских поселениях. Так, в городе Аткарск и р.п. Лысые горы Саратовской области использовались подземные водоисточники. Но сельское население данных районов в основном использовало воду из рек Аткара и Медведица.

Обследование и изучение систем очистки воды из поверхностных водоемов агропромышленных районов Саратовской области выявило следующие факты. Водоочистные сооружения с полной двухступенчатой схемой водоподготовки, включающей отстаивание, коагуляцию (флокуляцию), фильтрацию и обеззараживание имелись только в двух городах агропромышленных районов Саратовской области - г.Балашове, расположенном на реке Хопер и г.Пугачеве - на реке Б.Иргиз.

Водозабор в городах Новоузенск и Александров Гай осуществлялся из реки Б.Узень, а в городах Красный Кут и Мокроус (Федоровский район) - из реки Еруслан. При этом население всех четырех городов обеспечивалось водой для хозяйственно-питьевых целей с использованием одноступенчатой очистки, включающей фильтрование на песчаных фильтрах и обеззараживание: проводимое только в паводковый период гиперхлорирование. Население городов Дергачи и Перелюб снабжалось водой соответственно из рек Алтата и Камелик с Сестрой без какой-либо очистки. Также без очистки получало воду из поверхностных водоемов и все остальное сельское население агропромышленных районов Саратовской области.

Таким образом, особый интерес представляло изучение эффективности барьерной роли водоочистных сооружений в отношении содержащихся в поверхностных водоемах химических веществ.

Результаты исследования и их обсуждение

Находящееся в г. Балашове МППУ «Водоканал» осуществляет водозабор из реки Хопер в объеме 3,6 млн. м3 в год, а станция очистки воды работает с производительностью 15,4 тыс. м3 в сутки. Эффективность процессов улучшения качества очистки воды в отношении приоритетных химических загрязнений определялась при химическом анализе проб речной и питьевой воды в период 2010-2012 гг. (табл. 1).

Таблица 1

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (двухступенчатая система) г.Балашова в отношении химических загрязнений р.Хопер

Химические загрязнители

Эффективность очистки % (остаточные концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

28% (0,4±0,1)

52% (0,6±0,1)

32% (0,4±0,1)

54% (0,6±0,1)

32% (0,4±0,1)

56% (0,6±0,1)

Минеральные удобрения

13% (0,9±0,1)

20% (2,0±0,5)

15% (1,3±0,2)

23% (2,7±0,6)

17% (1,3±0,2)

24% (2,6±0,4)

Тяжелые металлы:

марганец,

железо,

медь

48% (4,4±0,9)

49% (3,2±0,5)

34% (0,7±0,2)

82% (2,0±0,4)

72% (5,14±1,1)

58% (0,8±0,2)

53% (4,5±1,1)

51% (3,0±0,7)

28% (0,9±0,1)

79% (2,8±0,8)

76% (4,0±0,5)

56% (1,0±0,2)

49% (5,4±0,9)

53% (4,4±0,8)

32% (0,7±0,2)

83% (3,7±0,9)

80% (3,9±0,7)

57% (0,8±0,2)

Нефтепродукты

15% ( 0,7±0,1)

32% (0,8±0,2)

22% (0,7±0,1)

34% (0,9±0,2)

49% (0,9±0,3)

55% (1,1±0,2)

Очевидно, что двухступенчатая система очистки воды, используемая на водоочистных сооружениях г.Балашова оказалась весьма эффективна в отношении СПАВ. Среднегодовая эффективность очистки достигала 28 - 32%, а остаточные количества детергентов составляли не более 0,4 ПДК. Аналогичной, с эффективностью от 15 до 49%, была очистка воды в отношении нефтепродуктов, содержащихся в воде р. Хопер. Очистные сооружения практически справлялись и с удалением из речной воды минеральных удобрений, однако в 2011 и 2012 годах их концентрации достигали 58,5±8,7 мг/л, что превышало ПДК (по нитратам) в 1,3 раза.

Неэффективной, несмотря на высокий процент очистки (48 - 53%), оказалось удаление из речной воды тяжелых металлов: марганца и железа. В результате содержание марганца в питьевой воде превышало допустимые нормы в 4,5 - 5,4 раза, а железа - в 3 - 4.4 раза. Последнее связано с их высокими исходными концентрациями не только в воде водоемов, но и в донных отложениях с последующим перераспределением, что особенно характерно для паводкового периода. Напротив, в связи с низким содержанием меди в водоеме и донных отложениях (соответственно 1,1 ± 0,1 мг/л и 2,2 ± 0,2 мг/кг), очистка в отношении данного металла на водоочистных сооружениях оказалась эффективной. На протяжении всего периода мониторинга, содержание меди ни в одной из исследуемых проб не превышало допустимых концентраций.

Высокая эффективность очистки речной воды в отношении марганца отмечалась в паводковый период и обусловливалась введением в схему по эпидемиологическим показателям обеззараживания гиперхлорированием, высоких доз коагулянта совместно с флокуляцией.

Изучение барьерной роли водоочистных сооружений г. Пугачева, осуществляющих водозабор из р.Б.Иргиз объемом 32,0 тыс. м3 в сутки, также свидетельствовало об их высокой эффективности в отношении ряда химических загрязнителей в 2010-2011 гг. (табл. 2).

Таблица 2

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (двухступенчатая система) г.Пугачева в отношении химических загрязнений р.Б.Иргиз

Химические загрязнители

Эффективность очистки (концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

43% (0,8±0,2)

68% (0,9±0,2)

47% (0,7±0,1)

70% (0,8±0,2)

48% (0,8±0,2)

72% (0,8±0,2)

Минеральные удобрения

14% (1,5±0,3)

24% (3,2±0,5)

17% (1,8±0,2)

29% (4,42±0,7)

17% (1,8±0,3)

31% (5,1±0,7)

Тяжелые металлы:

марганец,

железо,

медь

53% (4,8±3,2)

44% (0,7±0,2)

29% (0,9±0,2)

87% (2,0±0,3)

65% (0,5±0,1)

42% (0,9±0,3)

54% (4,7±1,2)

52% (0,6±0,2)

27% (0,7±0,2)

86% (2,2±0,5)

67% (0,5±0,1)

 48% (0,8±0,3)

54% (4,7±1,2)

54% (0,6±0,3)

30% (0,7±0,3)

84% (2,4±0,3)

67% (0,5±0,1)

 46% (0,8±0,2)

Нефтепродукты

45% (0,8±0,1)

51% ( 1,4±0,2)

32% (0,6±0,1)

44% (0,8±0,2)

52% (1,4±0,2)

78% (1,1±0,5)

Остаточные количества основных химических загрязнителей (СПАВ, нефтепродукты, медь и железо), определяемые в питьевой воде после очистки не превышали допустимых концентраций за исключением высокого содержания марганца (4,8 - 4,7 ПДК) и минеральных удобрений (1,5 - 1,8 ПДК). В 2012 г. с вводом в Пугачевском районе нефтяного месторождения среднегодовое содержание остаточных количества нефтепродуктов в очищенной воде возросло до 1,4 ПДК. При этом содержание минеральных удобрений и марганца также оставалось выше допустимых величин, соответственно 81,2±9,1 мг/л и 0,47±0,12 мг/л.

Изучение барьерной роли одноступенчатых схем очистки воды из водохранилищ Семеновское и Ахмат-Лавровское р.Еруслан городов Мокроус и Красный Кут, а также водохранилищ у р.п. Александров Гай и на балке Соленой у г.Новоузенска, подпитываемых из реки Б.Узень, напротив, установило их низкую эффективность в отношении химических загрязнителей (табл. 3, 4).

Таблица 3

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (одноступенчатая система) г.Мокроус в отношении химических загрязнений р.Еруслан

Химические загрязнители

Эффективность очистки (концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

8% (1,1±0,1)

18% (1,5±03)

9% (1,1±0,1)

21% (1,5±03)

10%(1,1±0,1)

21% (1,5±03)

Ядохимикаты:

ГХЦГ

7% (1,0±0,1)

11% (1,7±0,3)

8% (1,0±0,2)

10% (1,7±0,3)

8% (1,0±0,2)

12% (1,7±0,3)

Минеральные удобрения

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

Нефтепродукты

14% (1,7±0,2)

28% (2,7±0,4)

14% (1,8±0,2)

29% (2,7±0,3)

12% (1,8±0,2)

23% (2,9±0,4)

Таблица 4

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (одноступенчатая система) г.Красный Кут в отношении химических загрязнений р.Еруслан

Химические загрязнители

Эффективность очистки (концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

8% (1,1±0,1)

18% (1,5±03)

9% (1,1±0,1)

21% (1,5±03)

10%(1,1±0,1)

21% (1,5±03)

Ядохимикаты:

ГХЦГ

7% (1,0±0,1)

11% (1,7±0,3)

8% (1,0±0,2)

10% (1,7±0,3)

8% (1,0±0,2)

12% (1,7±0,3)

Минеральные удобрения

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

7% (1,2±0,2)

21% (1,6±0,4)

Тяжелые металлы:

марганец,

железо

31% (1,6±0,3)

20% (1,1±0,2)

47% (3,8±0,6)

36% (1,2±0,2)

33% (1,6±0,3)

22% (1,1±0,2)

49% (3,8±0,7)

36% (1,2±0,2)

33% (1,6±0,3)

22% (1,1±0,2)

49% (3,8±0,7)

36% (1,2±0,2)

Нефтепродукты

14% (1,7±0,2)

28% (2,7±0,4)

14% (1,8±0,2)

29% (2,7±0,3)

12% (1,8±0,2)

23% (2,9±0,4)

Однако, несмотря на то, что содержание всех обнаруживаемых в р.Еруслан химических веществ после очистки воды снижалось незначительно (от 8 до 33%), их концентрации в питьевой воде на протяжении всего периода наблюдения либо были на уровне ПДК, либо незначительно превышали допустимые значения. Так, среднегодовые концентрации ядохимиката ГХЦГ составляли 1,0 ПДК, СПАВ и железа - 1,1 ПДК, минеральных удобрений - 1,2 ПДК. Вместе с тем, марганец и нефтепродукты в питьевой воде после очистки, соответственно присутствовали в концентрациях 1,6 и 1,8 ПДК.

Еще большую настороженность вызывала трактовка эффективности очистки воды из р.Еруслан в паводковый период, когда несмотря на то, что барьерная роль возрастала в 2 - 3 раза, остаточное содержание всех выше перечисленных химических веществ в подаваемой воде было выше допустимых значений.

Относительно благополучная ситуация по показателям содержания химических веществ в питьевой воде, получаемой после одноступенчатой очистки из р.Еруслан, была связана не столько с эффективностью очистных сооружений, сколько с незначительным исходным превышением среднегодового содержания химических веществ в исследуемом поверхностном водоеме. Этот вывод нашел свое подтверждение при анализе эффективности одноступенчатой схемы водоподготовки в отношении химических веществ, содержащихся в р. Б.Узень (табл. 5, 6).

Таблица 5

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (одноступенчатая система) г.Александров Гай в отношении химических загрязнений р.Б.Узень

Химические загрязнители

Эффективность очистки (концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

4% (0,6±0,04)

8% (1,0±0,2)

6% (0,6±0,04)

10% (1,0±0,2)

6% (0,6±0,04)

10% (1,0±0,2)

Минеральные удобрения

5% (1,4±0,1)

14% (2,6±0,6)

7% (1,4±0,1)

13% (2,8±0,5)

7% (1,4±0,1)

14% (2,7±0,6)

Тяжелые металлы:

марганец,

железо,

медь,

цинк

33% (5,6±1,1)

27% (2,8±0,6)

13% (1,6±0,3)

35% (0,1±0,02)

52% (6,7±1,2)

48% (7,0±1,3)

31% (1,9±0,4)

53% (0,2±0,02)

35% (5,6±1,2)

31% (2,9±0,4)

18% (1,6±0,3)

33% (0,1±0,02)

54% (7,0±1,3)

51% (6,6±1,1) 34% (1,9±0,3

51% (0,2±0,02)

35% (5,6±1,2)

28% (3,3±0,4)

21% (1,7±03)

34% (0,1±0,02)

56% (7,7±1,4)

52% (6,4±1,2)

 39% (1,8±0,4)

 54% (0,2±0,02)

Ядохимикаты:

ГХЦГ,

ГХБ,

2,4-Д,

далапон

8% (1,4±0,2)

18% (1,7±0,2)

15% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

27% (2.8±0,4)

43% (2,4±0,4)

32% (1,9±0,3)

25% (0,4±0,03)

9% (1,4±0,2)

20% (1,7±0,2)

16% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

31% (2,5±0,4)

47% (2,2±0,4)

33% (1,9±0,3)

19% (0,4±0,03)

9% (1,4±0,2)

22% (1,7±0,3)

17% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

34% (2,4±0,5)

50% (2,2±0,4)

34% (1,9±0,3)

27% (0,4±0,03)

Таблица 6

Эффективность барьерной роли водоочистных сооружений (одноступенчатая система) г.Новоузенск в отношении химических загрязнений р.Б.Узень

Химические загрязнители

Эффективность очистки (концентрации в ПДК)

2010

2011

2012

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

Среднегодовое содержание

Паводковый период

СПАВ

4% (0,6±0,04)

8% (1,0±0,2)

6% (0,6±0,04)

10% (1,0±0,2)

6% (0,6±0,04)

10% (1,0±0,2)

Минеральные удобрения

5% (1,4±0,1)

14% (2,6±0,6)

7% (1,4±0,1)

13% (2,8±0,5)

7% (1,4±0,1)

14% (2,7±0,6)

Тяж. металлы:

марганец,

железо,

медь,

цинк

 

33% (5,6±1,1)

27% (2,8±0,6)

13% (1,6±0,3)

35% (0,1±0,02)

 

52% (6,7±1,2)

48% (7,0±1,3)

31% (1,9±0,4)

53% (0,2±0,02)

 

35% (5,6±1,2)

31% (2,9±0,4)

18% (1,6±0,3)

33% (0,1±0,02)

 

54% (7,0±1,3)

51% (6,6±1,1)

34% (1,9±0,3)

51% (0,2±0,02)

 

35% (5,6±1,2)

28% (3,3±0,4)

21% (1,7±03)

34% (0,1±0,02)

 

56% (7,7±1,4)

52% (6,4±1,2)

39% (1,8±0,4)

54% (0,2±0,02)

Ядохимикаты:

ГХЦГ,

ГХБ,

2,4-Д

далапон

 

8% (1,4±0,2)

18%(1,7±0,2)

15% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

27% (2.8±0,4)

43% (2,4±0,4)

32% (1,9±0,3)

25% (0,4±0,03)

 

9% (1,4±0,2)

20% (1,7±0,2)

16% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

31% (2,5±0,4)

47% (2,2±0,4)

33% (1,9±0,3)

19% (0,4±0,03)

 

9% (1,4±0,2)

22% (1,7±0,3)

17% (1,0±0,1)

12% (0,2±0,04)

 

34% (2,4±0,5)

50% (2,2±0,4)

34% (1,9±0,3)

27% (0,4±0,03)

Несмотря на то, что эффективность одноступенчатой схемы очистки воды в отношении химических загрязнений (4% - 35%) была приблизительно такой же, как и на р.Еруслан, среднегодовое количество веществ с нестандартными пробами в питьевой воде было выше. Так, содержание минеральных веществ и ГХЦГ превышало ПДК в 1,4 раза, меди и ГХБ - в 1,7 - 1,8 раза, железа - в 3 раза, а марганца - почти в 6 раз. Одноступенчатая схема оказалась эффективной лишь в отношении содержащихся в р.Б Узень СПАВ, 2,4-Д, и цинка, что также связано с низкими исходными концентрациями химических веществ в открытом водоеме.

В паводковый период на р. Б.Узень барьерная роль в отношении содержащихся в воде химических веществ повышалась, однако остаточные количества всех химических загрязнений в питьевой воде превышали допустимые уровни.

Заключение

Таким образом, изучение барьерной роли водоочистных сооружений, расположенных в агропромышленных районах Саратовской области на поверхностных водоисточниках, в отношении приоритетных химических веществ (тяжелых металлов, ядохимикатов, синтетических поверхностно-активных веществ, минеральных удобрений), содержащихся в воде открытых водоемов, показало их эффективность лишь при наличии загрязнителей в концентрациях, незначительно превышающих допустимые уровни. При этом барьерная роль очистных сооружений в отношении химических загрязнений зависела от количества этапов обработки воды и была эффективнее при двухступенчатой схеме обработки, включающей отстаивание, коагуляцию, фильтрацию и хлорирование. В паводковые периоды барьерная роль в отношении содержащихся в воде химических веществ повышалась, но ни одна из используемых в агропромышленных районах области схем очистки воды не справлялась с поставленной задачей - нормализацией химического состава воды.

Рецензенты:

Бородулин В.Б., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой биохимии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Минздрава России, г. Саратов.

Швиденко И.Г., д.м.н., профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Минздрава России, г. Саратов.


Библиографическая ссылка

Мусаев Ш.Ж., Елисеев Ю.Ю., Луцевич И.Н., Луцевич С.И. БАРЬЕРНАЯ РОЛЬ ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В АГРОПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОИСТОЧНИКАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=10777 (дата обращения: 26.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252