Оценка качества питьевой воды с помощью индекса качества воды и оценки риска для здоровья населения: на примере кантона Педро Висенте Мальдонадо, Республика Эквадор

Полный текст

Введение Согласно докладу совместной программы ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения, санитарии и гигиены, 5,3 миллиарда человек во всем мире имеют доступ к надежно управляемым услугам питьевого водоснабжения; кроме того, 1,4 млрд человек пользуются по крайней мере базовыми услугами; 206 млн человек - ограниченными; 435 млн используют небезопасные источники воды и 144 млн по-прежнему используют источники поверхностных вод [1]. Исследования, проведенные в развивающихся странах показывают, что в большинстве поверхностных вод отмечаются уровни загрязнения, которые должны быть оценены и урегулированы в процессах очистки и дезинфекции потребляемой человеком воды [2]. За последнее столетие было совершено много технологических достижений для улучшения защиты источников воды и очистки воды для питья, однако многие страны по-прежнему сталкиваются с препятствиями, которые со временем снижают их способность обеспечивать доставку безопасной питьевой воды по всей стране [3]. Очистка воды осуществляется с использованием различных методов, таких как ионный обмен, обратный осмос, адсорбция активированным углем, а также добавление дезинфицирующих средств с использованием хлора, озона или УФ-излучения [4]. Обратный осмос в сочетании с обработкой активированным углем является одним из самых эффективных способов очистки воды. Основными источниками воды в Эквадоре являются реки горного происхождения, впадающие в Тихий океан на западе и в реку Амазонку на востоке. По данным Экономической комиссии для Латинской Америки и Карибского бассейна (ЭКЛАК), процессы очистки воды в Эквадоре являются традиционными, обычно осуществляющимися путем аэрации, коагуляции, флокуляции, седиментации, фильтрации и дезинфекции хлором; эти процессы регулируются в зависимости от состояния сырой воды или сезонных изменений [5]. Источники питьевой воды в Эквадоре подвергаются чрезмерной эксплуатации и усиленному антропогенному поступлению загрязнителей из-за различных видов деятельности человека, таких как добыча полезных ископаемых, добыча сырой нефти, сброс сточных вод, а также сельскохозяйственная и животноводческая деятельность. Недавние исследования подчеркивают наличие металлов, таких как Ba и Mo, в источниках питьевой воды в северных амазонских регионах Орельяна и Сукумбиос, где широко распространены добыча и переработка нефти [6, 7]. При исследовании четырех рудников в Портовело-Сарума, Набиха, Понсе-Энрикес и Санта-Роза было выявлено критическое содержание металлов (Pb, Hg, Cu) и биоаккумуляция других загрязнителей личинками мух и рыб [8]. Из-за отсутствия финансовых и технических возможностей по всей стране в местные водоемы регулярно сбрасываются неочищенные сточные воды. При исследовании речной системы провинции Пичинча обнаружен высокий уровень загрязнения 18 рек и значительное разнообразие микробных загрязнителей, включая два вида паразитов (Cryptosporidium и Giardia spp.) и патотипы кишечной палочки. Кроме того, наблюдались отклонения физико-химических параметров, таких как pH, ХПК, общая минерализация и концентрации металлов, в частности Zn, Cu и Mn, Al и Fe [9]. Внесение удобрений и животноводческие стоки также изучались в регионах, где навоз и другие вещества могут привносить фекальные колиформы в водосборные бассейны. Два исследования качества воды в бассейнах рек Якуамби и Куэнка на юге Эквадора показали растущую распространенность фекальных кишечных палочек и то, что увеличение концентрации связано с животноводческими стоками [10, 11]. Случаи загрязнения питьевой воды были зарегистрированы в крупных городах Эквадора. В городе Кито, в районе Тумбако, в 2004 г. были выявлены уровни мышьяка, в десять раз превышающие допустимое значение, установленное ВОЗ [12]. В 2020 г. высокие уровни свинца были обнаружены в трех районах Кито, а высокие уровни содержания меди и цинка были зарегистрированы в городе Ибарра [13]. В другом исследовании, проведенном в 2018 г., были рассчитаны такие индексы стабильности воды, как индекс Ланжелье, индекс Рызнара и индекс Пукориуса. Результаты показали, что вода в городе Азогес обладает высокой коррозионной активностью [14]. Между тем в небольших кантонах, таких как Педро Висенте Мальдонадо, наблюдается недостаток научных исследований касающихся качества воды, поставляемой для потребления человеком. Основными задачами данного исследования являлись мониторинг качества воды до очистки, оценка эффективности очистки станции водоподготовки и оценка качества очищенной воды. В этом исследовании оценка риска для здоровья населения проводилась как с точки зрения риска ольфакторно-рефлекторных эффектов, так и с точки зрения неканцерогенного риска для здоровья. При оценке неканцерогенного риска для здоровья учитывались эффекты как перорального поступления, так и накожного воздействия. Кроме того, вместо использования значений по умолчанию в расчетах риска для здоровья населения авторы применяли значения, откалиброванные на основе условий и критериев изучаемой области. Материалы и методы исследования Кантон Педро Висенте Мальдонадо площадью 656,5 км2 занимает 4,92 % территории провинции Пичинча, расположен на высоте от 250 до 1800 м над уровнем моря, что по классификации Холдриджа соответствует зоне влажных лесов [15, 16]. Кантон включает в себя экосистемы туманных лесов, субтропических и влажных тропических лесов со средней температурой от 16 до 25 ºC, относительной влажностью более 70 % и среднемесячным количеством осадков 55,3 мм [15]. Зима (с января по май) характеризуется обильными дождями, теплой температурой и высокой влажностью, а лето (с июня по декабрь) - кратковременными дождями, жарким сухим климатом. Охват территории кантона Педро Висенте Мальдонадо сетями централизованного водоснабжения составляет 58,6 % [15]. Источник питьевой воды кантона относится к водосборному бассейну реки Эсмеральдас, суббассейну реки Гуаяллабамба и микробассейну реки Пачихал. Сырая вода, которая попадает на станцию водоподготовки, поступает из реки Талала. Водохранилище расположено на трассе E28, в приходе Лос-Банкос. За счет силы тяжести вода по трубопроводу проходит 17 км к станции водоподготовки, которая расположена на восточной стороне окраины города [15]. Станция водоподготовки была открыта в 2012 г. Мониторинговые пробы воды отбирались с января 2017 г. по декабрь 2019 г. Оценивались физико-химические и микробиологические показатели качества воды в пробах с сырой и очищенной водой, собранной в пластиковые бутылки емкостью один литр и хранившейся в охлаждаемом боксе при транспортировке в лабораторию. Всего было отобрано 36 проб сырой и 36 проб очищенной воды. Сбор и хранение проб воды для анализа физико-химических параметров осуществлялись в соответствии с эквадорским стандартом INEN-ISO 5667[31]. Анализ микробиологических параметров производился согласно рекомендациям, установленным в стандарте Эквадора INEN-ISO 19458[32]. Анализируемые показатели проб воды, использованные методы и средства измерений представлены в табл. 1. Таблица 1 Показатели качества воды, методы и средства измерений Параметр Метод Средства измерений Мутность Турбидиметрия Турбидиметр Hach 2100Q Водородный показатель Потенциометрия pH-метр Hach PH Basic 20 Электропроводность Кондуктометрия Кондуктометр Hach HQ14D Взвешенные вещества Гравиметрия - Цветность Спектрофотометрия Спектрофотометр Hach DR 2800 Нитраты (NO3) - ´´ - - ´´ - Нитриты (NO2) - ´´ - - ´´ - Азот аммонийный (NH3-N) - ´´ - - ´´ - Фториды (F) - ´´ - - ´´ - Сульфаты (SO4) - ´´ - - ´´ - Марганец (Mn) Атомно-абсорбционная спектрометрия Perkin Elmer 100 AA + графитовая печь HG 800 Железо (Fe) - ´´ - - ´´ - Остаточный хлор DPD (Диэтил-п-фенилендиамин) Спектрофотометр Hach DR 2800 Колиформы фекальные Титрование - Общие колиформные бактерии - ´´ - - Примечание. - ´´- - знак повтора. Table 1 Water quality parameters, methods and measuring instruments Parameter Method Measuring instrument Turbidity Turbidimetry Hach 2100Q Turbidimeter pH Potentiometry Hach PH Basic 20 pH meter Electrical conductivity Conductometry Hach HQ14D conductivity meter Suspended Solids Gravimetry - Color Spectrophotometry Hach DR 2800 spectrophotometer Nitrates - ´´ - - ´´ - Nitrites - ´´ - - ´´ - Ammonia nitrogen - ´´ - - ´´ - Fluorides - ´´ - - ´´ - Sulfate - ´´ - - ´´ - Manganese Atomic absorption spectrometry Perkin Elmer 100 AA + graphite furnace HG 800 Iron - ´´ - - ´´ - Free chlorine DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) Спектрофотометр Hach DR 2800 Fecal coliforms Titration - Total coliforms - ´´ - - Note. - ´´- - ditto mark. Индекс качества воды С целью получения полного представления о качестве анализируемой воды был рассчитан индекс качества воды (ИКВ), который отражает влияние нескольких комбинированных параметров на общее качество воды [17]. В данном исследовании было учтен подход, предложенный Al-Omran и др. [18], в котором вода без каких-либо расчетов классифицируется как непригодная для питья при наличии в ней бактерий группы кишечной палочки. Для расчета ИКВ учитывались предельно допустимые концентрации, установленные ВОЗ[33]. Как правило, ИКВ рассчитывается с использованием следующих уравнений: (1) (2) (3) (4) где Wi - относительный вес (табл. 2); wi - вес каждого параметра в соответствии с его относительной важностью для качества питьевой воды (минимальный вес 1 был присвоен параметрам низкой значимости, а 5 - параметрам высокой значимости); n - общее количество параметров; qi - шкала оценки качества по каждому параметру; Ci - концентрация каждого параметра; Si - нормативное значение питьевой воды по каждому параметру; SIi - субиндекс качества воды i-го параметра; WQI - индекс качества воды (ИКВ). Таблица 2 Относительный вес параметров качества воды [18; 19] Параметр Вес показателя, wi Относительный вес, Wi pH 4 0,11 Мутность 3 0,08 Цветность 1 0,02 Электропроводность 3 0,08 Fe 2 0,05 NO3 5 0,14 NO2 5 0,14 SO4 4 0,11 Mn 2 0,05 F 3 0,08 Остаточный хлор 2 0,05 Table 2 Relative weight for water quality parameters [18; 19] Parameter Weight, wi Relative weight, Wi pH 4 0.11 Turbidity 3 0.08 Color 1 0.02 Electrical conductivity 3 0.08 Fe 2 0.05 NO3 5 0.14 NO2 5 0.14 SO4 4 0.11 Mn 2 0.05 F 3 0.08 Free chlorine 2 0.05 Рассчитанные значения ИКВ классифицируются по пяти категориям, как показано в табл. 3. Таблица 3 Классификация качества воды в зависимости от ИКВ Значения ИКВ Качественное состояние воды 0-25 Очень чистая 26-50 Чистая 51-75 Умеренно загрязненная 76-100 Грязная > 100 Очень грязная Table 3 Water quality classification based on WQI value WQI values Water quality 0-25 Very clean 26-50 Clean 51-75 Moderately polluted 76-100 Polluted > 100 Dirty Оценка риска для здоровья населения Оценка риска в отношении показателей, характеризующихся ольфакторно-рефлекторным эффектом воздействия, была проведена при помощи методологии, представленной в российских рекомендациях МР 2.1.4.0032-11[34]. Влияние химических веществ на органолептические свойства воды может проявиться в изменении ее запаха, привкуса, окраски, мутности, а также в образовании поверхностной пленки или опалесценции. Принципиальное значение имеет взгляд на перечисленные показатели не как на физические свойства, а как на органолептические. Таким образом, ощущение изменений органолептических свойств воды, которое воспринято человеком, может учитываться при решении вопросов регламентации содержания вещества в воде. В целом воздействие микроэлементов в воде на человека может происходить тремя основными путями: пероральным, ингаляционным и кожной абсорбции. В водной среде наиболее важными и распространенными путями воздействия являются пероральный и кожная абсорбция [19, 20], доза воздействия от двух упомянутых путей может быть рассчитана с использованием уравнений (5) и (6) согласно руководству по оценке рисков Агентства по охране окружающей среды США[35]: ; (5) , (6) где ADDing и ADDder - средние суточные дозы воздействия при поступлении пероральным путем и кожной абсорбции, мг/кг/день, соответственно; Cw - средняя концентрация вещества в воде, мг/л; IR - скорость поступления потребляемой питьевой воды, л/день; EF - частота воздействия (дней/год); ED - продолжительность воздействия, год; SA - открытая площадь кожи, см2; Kp - коэффициент абсорбции, см/ч, - в этом исследовании 0,001 для F, Mn, Fe и NO3 [19]; ET - время экспозиции, ч/день; BW - масса тела (кг); AT - период усреднения экспозиции, дней. Значения, присвоенные вышеуказанным переменным, показаны в табл. 4 [21; 22]. Для характеристики неканцерогенного риска были использованы уравнения (7) и (8) [20]. Потенциальный неканцерогенный риск был оценен с помощью коэффициента опасности (HQ). Индекс опасности (HI) представляет собой общий неканцерогенный риск микроэлементов при всех путях воздействия (например, при поступлении пероральным путем и кожной абсорбции). Если HQ или HI < 1, неканцерогенный риск для здоровья низкий, но если HQ или HI > 1, следует учитывать неканцерогенные эффекты. ; (7) , (8) где ADD - средняя суточная доза при поступлении пероральным путем и кожной абсорбции, мг/кг/день; RfD - референтная доза, мг/кг/день. Таблица 4 Значения при расчете средней суточной дозы воздействия (ADD) при пероральном поступлении и абсорбции через кожу Параметр Взрослые Дети IR, л/день 2 0,64 EF, дней/год 350 350 ED, год 30 6 BW, кг 70 15 AT, дней 10950 2190 SA, см2 18000 6600 ET, ч/день 0,58 1 Table 4 Values in the calculation of average daily exposure dose through ingestion and dermal absorption Parameter Adults Children IR, L/day 2 0.64 EF, days/year 350 350 ED, year 30 6 BW, kg 70 15 AT, days 10950 2190 SA, cm2 18000 6600 ET, h/day 0.58 1 В этом исследовании авторами был учтен подход, предложенный Aghlmand и др. [19], в котором значения RfDingestion и RfDdermal являются функцией характеристик исследуемой популяции. Следующие уравнения были использованы для расчета референтной дозы, поступающей пероральным путем (RfDingestion) и референтной дозы при кожной абсорбции (RfDdermal). (9) (10) где Cs - нормативное значение по каждому ингредиенту; Wm - средний вес человека; Pingestion - общее потребление воды на душу населения для приготовления пищи и питья в Эквадоре; Pdermal - общее потребление воды на душу населения при купании, принятии ванн, стирке и уборке в Эквадоре. Среднее Pingestion в Эквадоре составляет около 12 л/день, а среднее Pdermal - около 118 л/день [23]. В данном исследовании значение Wm бралось равным 40 кг. Статистический анализ Статистическое программное обеспечение IMB-SPSS применялось как для базового, так и расширенного статистического анализа. Результаты и обсуждение Значения параметров качества сырой воды представлены в табл. 5. При анализе полученных данных по воде до очистки были выявлены превышения мутности, железа, фекальных колиформ и общих колиформных бактерий (табл. 5). Концентрации мутности колебались от 0,43 до 7,70 NTU при среднем значении 3,45 ± 0,08 NTU. 26% проанализированных проб воды превышали предельно допустимую концентрацию (5 NTU). Среднее значение цветности составило 22,79 ± 8,39 Pt-Co и имело диапазон от 10 до 40 Pt-Co. 72% проб имели значения цветности выше допустимого (15 Pt-Co). Мутность можно интерпретировать как меру относительной прозрачности воды, которая, как правило, указывает на наличие частиц, не находящихся в истинном растворе, органических веществ и других мелких частиц. Высокие значения мутности могут быть связаны с такими гидроклиматическими условиями, как проливные дожди, которые регистрируются в этом районе из-за его тропического климата. Обильные осадки могут переносить из почвы песок, ил, глину и органические частицы в поверхностные воды. Изменение скорости течения реки также может повлиять на мутность. Увеличение скорости или изменение направления течения воды может привести к повторному ресуспендированию частиц осадка [24]. В результате повышенной мутности ухудшается не только внешний вид воды, но и бактериологическая загрязненность, поскольку высокие уровни мутности могут защищать микроорганизмы от действия обеззараживателей, стимулировать рост бактерий и обусловливать значительное хлорпотребление [25]. Кроме того, высокие содержания взвешенных веществ недопустимы по эстетическим соображениям и могут мешать проведению химических и биологических испытаний. Аналогичные значения мутности и взвешенных веществ были зарегистрированы в пробах воды в реках, расположенных вблизи района исследования, таких как река Миндо (мутность - 1,76 NTU; взвешенные вещества - 8,33 мг/л) и река Бланко (мутность - 1,23; взвешенные вещества - 6,67 мг/л) [9]. Таблица 5 Значения параметров качества воды, поступающей на станцию водоподготовки кантона Педро Висенте Мальдонадо в течение 2017-2019 гг. Параметр Минимальное значение Максимальное значение Среднее значение Стандартное отклонение ВОЗ, 2017 Температура, °C 21,2 25,4 22,81 1,07 - pH 6,90 7,70 7,15 0,16 6,5-8,5 Мутность, NTU 0,43 7,70 3,45 2,08 5 Цветность, Pt-Co 10,00 40,00 22,79 8,39 15 Взвешенные вещества, мг/л 1,00 27,00 11,05 8,17 - Электропроводность, µS/см 21,20 25,50 24,13 1,41 1000 NO3, мг/л 0,01 1,15 0,11 0,24 50 NO2, мг/л 0,004 0,950 0,090 0,240 3 NH3-N, мг/л 0,00 0,60 0,27 0,16 - SO4, мг/л 1,00 107,00 19,94 21,52 250 F, мг/л 0,04 0,08 0,06 0,007 1,5 Mn, мг/л 0,004 0,070 0,032 0,014 0,4 Fe, мг/л 0,11 0,75 0,32 0,16 0,3 Колиформы фекальные, КОЕ/100 мл 4,00 23,00 11,47 4,80 0 Общие колиформные бактерии, КОЕ/100 мл 4,00 32,00 15,77 6,47 0 Table 5 Water quality parameters values of influent of the water treatment plant in Pedro Vicente Maldonado canton in 2017-2019 Parameter Minimum value Maximum value Mean value Standard deviation WHO, 2017 Temperature, °C 21.2 25.4 22.81 1.07 - pH 6.90 7.70 7.15 0.16 6.5-8.5 Turbidity, NTU 0.43 7.70 3.45 2.08 5 Color, Pt-Co 10.00 40.00 22.79 8.39 15 Suspended solids, mg/L 1.00 27.00 11.05 8.17 - Electrical conductivity, μS/cm 21.20 25.50 24.13 1.41 1000 NO3, mg/L 0.01 1.15 0.11 0.24 50 NO2, mg/L 0.004 0.950 0.090 0.240 3 NH3-N, mg/L 0.00 0.60 0.27 0.16 - SO4, mg/L 1.00 107.00 19.94 21.52 250 F, mg/L 0.04 0.08 0.06 0.007 1.5 Mn, mg/L 0.004 0.070 0.032 0.014 0.4 Fe, mg/L 0.11 0.75 0.32 0.16 0.3 Fecal coliforms, CFU/100 ml 4.00 23.00 11.47 4.80 0 Total coliforms, CFU/100 ml 4.00 32.00 15.77 6.47 0 Диапазоны концентрации железа составляли от 0,11 до 0,75 мг/л при среднем значении 0,32 ± 0,16 мг/л. 39% от общего количества отобранных проб воды показали концентрации выше рекомендуемого значения (0,3 мг/л). На исследуемой территории, за исключением малоактивной сельскохозяйственной и животноводческой деятельности, не ведется никакой другой важной антропогенной деятельности. Естественные процессы, такие как просачивание дождя через почву, камни и минералы, могут быть признаны потенциальными источниками загрязнения железом [26]. Исследование, проведенное для оценки качества воды водоисточника в районе эквадорской Амазонии, выявило высокие концентрации железа (до 0,4 мг/мл), связывая их с тропическими ферралитовыми почвами этого района [6]. В исследовании, проведенном в 2020 г. в провинции Пичинча - Эквадор, указано, что в нескольких реках провинции были обнаружены высокие концентрации алюминия и железа. Авторы пришли к выводу, что реки, расположенные вблизи вулканических районов, обычно содержат более высокие концентрации металлов [9]. Учитывая, что район исследования расположен в вулканической зоне и имеет тип почвы, характерный для тропических регионов, можно сделать вывод о том, что это может служить объяснением показателей железа, превышающих предельно допустимые значения. Присутствие железа в воде не представляет потенциального риска для здоровья, однако может способствовать росту бактерий в системе водоснабжения, вызывая проблемы с засорением. Кроме того, некоторые эстетические проблемы с водой, такие как неприятный вкус, обесцвечивание, появление пятен и высокая мутность также связаны с присутствием железа в повышенных концентрациях [27]. Средняя концентрация фекальных колиформ, измеренная в пробах воды, составила 11,47 ± 4,8 КОЕ/100 мл с диапазоном от 4 до 23 КОЕ/100 мл, в то время как диапазоны значений, измеренных для общих колиформных бактерий, варьировались от 4 до 32 КОЕ/100 мл, при средней концентрации 15,77 ± 6,47 КОЕ/100 мл. Из 36 собранных проб в 100% концентрации фекальных колиформ и общих колиформных бактерий превышали гигиенические нормативы установленные ВОЗ (0 КОЕ/100 мл). Высокая микробная нагрузка в образцах, отобранных из сырой воды, соответствует результатам исследований, посвященных качеству воды водоисточников в нескольких сельских кантонах Эквадора, расположенных в тропических районах, таких как река Кукарача - кантон Санто-Доминго, река Каяпас - кантон Колон Элой Альфаро, река Конгуиме - кантон Пакиша [28-30]. Другое исследование, проведенное для мониторинга качества воды в реке Якаумби (основной источник питьевой воды в кантоне Якаумби), также показало, что 100 % проб воды были загрязнены фекальными колиформами [10]. Авторы указывают, что одной из причин высокой микробной нагрузки водоемов является увеличение сброса неочищенных сточных вод в сочетании с сельскохозяйственным и животноводческим стоками и плохой очисткой сточных вод в основном в сельских кантонах Эквадора. Колиформы фекальные и общие колиформные бактерии являются индикатором наличия возбудителей в питьевой воде, и такая вода непригодна для питья. Если в пробе воды присутствует большое количество колиформных бактерий, существует высокая вероятность того, что в воде также будут присутствовать другие патогенные бактерии, вызывающие заболевания, передающиеся через воду, как это видно из проб воды из андских регионов провинции Пичинча [9]. Значения параметров очищенной воды представлены в табл. 6. При анализе полученных данных по воде после очистки были выявлены превышения железа и остаточного хлора. Концентрация железа в среднем составляла 0,2 ± 0,1 мг/л с диапазоном от 0,01 до 0,53 мг/л. 19% от общего количества проанализированных проб воды превышала установленный предел (0,3 мг/л). Максимальное значение железа (0,53 мг/л) превышало максимально допустимую концентрацию в 1,76 раза. Эти результаты близки к значениям, зарегистрированным в кантонах Эквадора, расположенных в тропических регионах, таких как Кеведо (0,83 мг/л), Санта-Лусия (0,74 мг/л), Бабахойо (0,6 мг/л), где на станциях водоподготовки используются традиционные способы очистки [31-33]. Во всех отобранных пробах по содержанию остаточного хлора было зарегистрировано значение 0,8 мг/л, что превышает допустимый предел от 0,2 до 0,5 мг/л. Однако данный ПДК остаточного хлора рекомендуется на месте использования, а не на выходе из станции водоподготовки. ВОЗ предлагает остаточную концентрацию свободного хлора более 0,5 мг/л после 30-минутного контакта при рН менее 8, в то время как в стандарте качества питьевой воды Эквадора INEN 1108[36] указано, что допустимое значение остаточного хлора должно быть в пределах от 0,3 до 1,5 мг/л. Следует отметить, что микробная нагрузка сырой воды после обеззараживания существенно снизилась, поэтому исследуемая вода в микробиологическом отношении безопасна. Таблица 6 Значения параметров качества воды, выходящей со станции водоподготовки кантона Педро Висенте Мальдонадо в течение 2017-2019 гг. Параметр Минимальное значение Максимальное значение Среднее значение Стандартное отклонение ВОЗ, 2017 Температура, °C 21,2 25,3 22,80 1,07 - pH 6,90 7,70 7,10 0,13 6,5-8,5 Мутность (NTU) 0,27 1,31 0,59 0,30 5 Цветность (Pt-Co) 2,50 10,00 5,50 1,65 15 Взвешенные вещества, мг/л 1,00 17,00 6,71 4,34 - Электропроводность, µS/см 21,10 25,30 24,06 1,27 1000 Остаточный хлор, мг/л 0,8 0,8 0,8 0.0 0,5 NO3, мг/ 0,02 0,50 0,05 0,07 50 NO2, мг/л 0,003 0,800 0,085 0,213 3 NH3-N, мг/л 0,02 0,40 0,15 0,09 - SO4, мг/л 1,00 19,00 8,08 4,47 250 F,мг/л 0,04 0,06 0,05 0,005 1,5 Mn, мг/л 0,002 0,04 0,02 0,01 0,4 Fe, мг/л 0,01 0,53 0,20 0,10 0,3 Колиформы фекальные, КОЕ/100 мл 0 0 0 0 0 Общие колиформные бактерии, КОЕ/100 мл 0 0 0 0 0 Table 6 Water quality parameters values of effluent of the water treatment plant in Pedro Vicente Maldonado canton in 2017-2019 Parameter Minimum value Maximum value Mean value Standard deviation WHO, 2017 Temperature, °C 21.2 25.3 22.80 1.07 - pH 6.90 7.70 7.10 0.13 6.5-8.5 Turbidity (NTU) 0.27 1.31 0.59 0.30 5 Color (Pt-Co) 2.50 10.00 5.50 1.65 15 Suspended solids, mg/L 1.00 17.00 6.71 4.34 - Electrical conductivity, μS/cm 21.10 25.30 24.06 1.27 1000 Free chlorine, mg/L 0.8 0.8 0.8 0.0 0.5 NO3, mg/L 0.02 0.50 0.05 0.07 50 NO2, mg/L 0.003 0.800 0.085 0.213 3 NH3-N, mg/L 0.02 0.40 0.15 0.09 - SO4, mg/L 1.00 19.00 8.08 4.47 250 F, mg/L 0.04 0.06 0.05 0.005 1.5 Mn, mg/L 0.002 0.04 0.02 0.01 0.4 Fe, mg/L 0.01 0.53 0.20 0.10 0.3 Fecal coliforms, CFU/100 mL 0 0 0 0 0 Total coliforms, CFU/100 mL 0 0 0 0 0 Индекс качества воды При анализе ежемесячной динамики значений индекса качества воды было отмечено, что 100 % проб очищенной воды соответствовали категории «очень чистая» (1 класс). Среднее значение индекса качества воды для всех проб составило 18,1 ± 2,7 с диапазоном от 12,1 до 26,2, что соответствует категории «очень чистая» (рис. 1). Рис. 1. Динамика изменения качества воды, выходящей со станции водоподготовки по индексу качества воды в 2019 г. Figure 1. Dynamic change in water quality at effluent of the water treatment plant according to water quality index, 2019 В сухой сезон среднее значение индекса качества воды составило 17,70 ± 1,69, а в дождливый сезон значение индекса составило 18,82 ± 3,95. Эта небольшая разница, возможно, связана с динамикой качества сырой воды, поступающей на станцию водоподготовки, на которую в значительной степени влияет наличие или отсутствие поверхностного стока дождевых вод, связанного с увеличением взвешенных частиц, низкого уровня растворенного кислорода и переноса загрязняющих веществ [34; 35]. Оценка риска для здоровья населения Результаты расчета риска для показателей и химических веществ, характеризующихся ольфакторно-рефлекторным эффектом воздействия, представлены в табл. 7. По данным табл. 7, риск рефлекторных реакций при потреблении исследуемой воды равен 0,005 (основной фактор оценки - железо). Согласно критериям оценки величины риска [36], риск немедленного действия в пределах до 0,02 в долях единицы является приемлемым уровнем риска, потому что в этом случае практически отсутствует рост заболеваемости населения, возникающей под влиянием анализируемого фактора, а состояние дискомфорта может проявляться лишь в единичных случаях у особо чувствительных людей. Таблица 7 Результаты оценки суммарного риска по показателям, характеризующимся ольфакторно-рефлекторным эффектом воздействия для питьевой воды в кантоне Педро Висенте Мальдонадо в 2019 г. Анализируемый критерий Значение, мг/л Prob Риск Цветность 5,50 -2,96 0,001 Мутность 0,59 -2,85 0,002 рН 7,10 -3,9 0,001 Fe 0,20 -2,58 0,005 Остаточный хлор 0,80 -2,90 0,002 Значение суммарного риска 0,005 Table 7 Assessment results of the total risk according to indicators characterized by the olfactory-reflex effect of drinking water in Pedro Vicente Maldonado canton, 2019 Criteria Value, mg/L Prob Risk Color 5.50 -2.96 0.001 Turbidity 0.59 -2.85 0.002 рН 7.10 -3.9 0.001 Fe 0.20 -2.58 0.005 Free chlorine 0.80 -2.90 0.002 Total risk value 0.005 В данном исследовании для оценки неканцерогенного риска использовали соответственно коэффициент опасности (HQ) и индекс опасности (HI). Параметрами, учитываемыми при расчете неканцерогенного риска, были нитраты, фториды, марганец и железо. Результаты коэффициента опасности и индекса опасности для оценки риска для здоровья неканцерогенных химических веществ приведены в табл. 8. Результаты показывают, что значения индекса опасности (HI) для всех параметров, учитываемых при оценке риска для здоровья неканцерогенных химических веществ, ниже единицы, и, следовательно, существует небольшой риск, связанный с приемом пищи и абсорбцией через кожу в исследуемом районе как для взрослых так и детей. Таблица 8 Референтная доза (RfD) (мг/кг/день), среднесуточная экспозиционная доза (ADD) (мг/кг/день), коэффициент опасности (HQ) и индекс опасности (HI) для оценки риска для здоровья неканцерогенных химических веществ Параметр RfDing RfDder Взрослые Дети ADDing ADDderm HQing HQder HI ADDing ADDder HQing HQder HI NO3 15 147,50 0,0013 7,1×10-6 9,1×10-5 4,8×10-8 9,1×10-5 0,0020 2,1×10-5 9,1×10-5 1,4×10-7 9,1×10-5 F 0,45 4,42 0,0013 7,1×10-6 3,0×10-3 1,6×10-6 3,0×10-3 0,0020 2,1×10-5 3,0×10-3 4,7×10-6 3,0×10-3 Mn 0,12 1,18 0,0005 2,8×10-6 4,5×10-3 2,4×10-6 4,5×10-3 0,0008 8,4×10-6 4,5×10-3 7,1×10-6 4,5×10-3 Fe 0,09 0,88 0,0054 2,8×10-5 6,0×10-2 3,2×10-5 6,0×10-2 0,0081 8,4×10-5 6,0×10-2 9,5×10-5 6,0×10-2 Table 8 Reference dose (RfD) (mg/kg/day), average daily exposure dose (ADD) (mg/kg/day), hazard quotient (HQ), and hazard index (HI) for health risk assessment of non-carcinogenic chemical substances Parameter RfDing RfDder Adults Children ADDing ADDderm HQing HQder HI ADDing ADDder HQing HQder HI NO3 15 147.50 0.0013 7.1×10-6 9.1×10-5 4.8×10-8 9.1×10-5 0.0020 2.1×10-5 9.1×10-5 1.4×10-7 9.1×10-5 F 0.45 4.42 0.0013 7.1×10-6 3.0×10-3 1.6×10-6 3.0×10-3 0.0020 2.1×10-5 3.0×10-3 4.7×10-6 3.0×10-3 Mn 0.12 1.18 0.0005 2.8×10-6 4.5×10-3 2.4×10-6 4.5×10-3 0.0008 8.4×10-6 4.5×10-3 7.1×10-6 4.5×10-3 Fe 0.09 0.88 0.0054 2.8×10-5 6.0×10-2 3.2×10-5 6.0×10-2 0.0081 8.4×10-5 6.0×10-2 9.5×10-5 6.0×10-2 Для правильного и эффективного управления качеством воды следует использовать широкий спектр методов. Другими словами, чтобы точно судить о качестве воды в районе, его необходимо оценивать с разных точек зрения, используя различные индексы. В этом смысле для будущих исследований, в дополнение к рассмотрению индекса качества воды, риска ольфакторно-рефлекторных эффектов и неканцерогенных рисков, рекомендуется оценивать другие риски, такие как канцерогенные риски, с целью расчета более сложных показателей, таких как риск хронического воздействия, который выражает вероятность развития патологии во времени и «неощутим» для населения при контакте с водой. Таким образом, при помощи данной информации можно сделать более точные выводы о качестве питьевой воды в кантоне Педро Висенте Мальдонадо. Заключение Исходя из полученных результатов, было выяснено, что вода, поступающая на станцию водоподготовки в кантоне Педро Висенте Мальдонадо (Республика Эквадор), была микробиологически загрязнена, так как 100 % отобранных проб превышали предельное значение, рекомендованное ВОЗ, а 72, 39 и 26 % проб не соответствовали ПДК по цветности, железу и мутности соответственно. В ходе оценки качества воды, выходящей со станции водоподготовки, при помощи расчета ИКВ было выявлено, что качество воды может быть охарактеризовано как «отличное». При оценке риска для здоровья населения было установлено, что неканцерогенные вещества имеют низкий риск как для взрослых, так и для детей, значение риска ольфакторно-рефлекторных эффектов является приемлемым.

Об авторах

Кристиан Александер Саласар Флорес

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: cristian_salazarf@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6927-7863

аспирант, Институт экологии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Анна Игоревна Курбатова

Российский университет дружбы народов

Email: kurbatova-ai@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-7763-5034

кандидат биологических наук, доцент, Институт экологии, Международный институт стратегического развития отраслевых экономик

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Ксения Юрьевна Михайличенко

Российский университет дружбы народов

Email: mikhaylichenko-kyu@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-8051-8528

кандидат биологических наук, доцент, Институт экологии

Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы