Особенности содержания тяжелых металлов в питьевой воде юга Средней Сибири

Полный текст

Введение Содержание различных веществ в воде, которая используется населением нашей страны для питья и иных хозяйственных нужд, отличается в зависимости от регионов [1; 2]. При этом уровень минералов в воде является одним из главных условий для их постоянного поступления в организм и поддержания нормального протекания всех биохимических реакций в нем. Исследователи полагают, что именно поступление с водой различных минеральных веществ является основным источником пополнения микроэлементного пула в организме человека и животных [3; 4]. Для того чтобы нормировать содержание различных веществ в питьевой воде, разработаны соответствующие стандарты, позволяющие относить воду к категории непригодной к употреблению или хозяйственно-питьевой (СанПиН 2.1.4.1074-01). Причем в различных регионах страны содержание химических элементов разнится, что может представлять опасность для нормальной жизнедеятельности животных и человека [5, 6]. Например, содержание ртути в воде приводит к тому, что попадание в организм человека как прямо, так и опосредованно, например через употребление в пищу рыбы, ведет к нарушениям в работе организма [7]. Ртутное отравление проявляется особенно остро для беременных женщин [8]. Актуальность исследований качества питьевой воды, определяемой содержанием химических элементов, состоит в том, что вода, которая используется для питья и приготовления пищи человеком, должна иметь полноценный состав и не иметь опасно высокого уровня тяжелых металлов. Для этого с определенной периодичностью проводят исследования воды хозяйственно-питьевого назначения. Изучение качества воды, используемой населением, позволяет установить причины, которые вызывают микроэлементозы, характерные для того или иного региона [9-11]. Таким образом, целью нашего исследования стало изучение особенностей содержания тяжелых металлов в питьевой воде юга Средней Сибири. Исходя из поставленной цели были определены следующие задачи: 1) определить содержание тяжелых металлов в питьевой воде; 2) сравнить полученные значения с ПДК тяжелых металлов; 3) выявить особенности содержания тяжелых металлов в различных районах юга Средней Сибири. Материалы и методы Содержание микроэлементов в питьевой воде определялось в аккредитованных лабораториях ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» атомно-абсорбционным методом с использованием электронной базы данных по источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения во всех административных образованиях Красноярского края. Для оценки содержания токсичных элементов в основных видах пищевых продуктов, производимых на территории Красноярского края, использованы обобщенные многолетние данные Управления Роспотребнадзора по Красноярскому краю и результаты исследований А.М. Василовского [12]. Результаты и их обсуждение При изучении содержания тяжелых металлов в воде, используемой для хозяйственных нужд в Красноярском крае, показано, что в зависимости от мест забора воды выявляемые уровни химических элементов разнятся. Данные по результатам исследования приведены в таблице. Образцы воды были разделены согласно местам их забора: крупные города, средние и мелкие города, сельские населенные пункты, а также определены средние значения для Красноярского края. Для изучения риска возникновения микроэлементозов были приведены справочные данные по ПДК изучаемых элементов. Из приведенных данных можно сделать вывод, что вода, используемая для хозяйственно-питьевых нужд населением края, является безопасной для использования, так как в ней не превышены показатели ПДК для тяжелых металлов. Однако можно отметить, что пробы воды, отобранные в селах, обнаруживают более высокое среднее содержание изучаемых металлов. Содержание микроэлементов в питьевой воде централизованного хозяйственно-питьевого водопользования в населенных пунктах Красноярского края, мг/л* / Content of trace еlements in drinking water for centralized economic and drinking water use in populated areas of the Krasnoyarsk Territory, mg/l* Химический элемент / Trace element ПДК / MPC Крупные города / Big cities Средние и мелкие города / Medium and small cities Сельские населенные пункты / Rural localities Среднее значение по региону / Average value by region Марганец / Manganese 0,1 0,011 0,092 0,081 0,061 Кадмий / Cadmium 0,001 0,0001 0,0004 0,0004 0,0003 Мышьяк / Arsenic 0,01 0,002 0,0052 0,0055 0,0042 Ртуть / Mercury 0,0005 0,00012 0,00016 0,00017 0,00015 Медь / Copper 1,0 0,01 0,039 0,052 0,033 Свинец / Lead 0,01 0,0005 0,005 0,006 0,003 Хром / Chromium 0,05 0,005 0,01 0,02 0,011 Никель / Nickel 0,02 0,004 0,004 0,010 0,006 Цинк / Zinc 5,0 0,054 0,042 0,086 0,061 Примечание:* данные Управления Роспотребнадзора по Красноярскому краю [12]. Note:* data from the Office of Rospotrebnadzor for the Krasnoyarsk Territory [12]. Источник: составлено автром. Source: compiled by the authors. Наибольшее содержание в питьевой воде характерно для цинка, однако приведенные показатели не превышают ПДК для данного элемента (5 мг/мл). Самым низким содержание в исследуемых пробах воды характерно для ртути, ПДК для которой составляет 0,0005 мг/мл. Исходя из полученных данных следует обратить внимание на те факторы, которые могут иметь влияние на содержание элементов в воде. Рассмотрим факторы, которые оказывают воздействие на процессы самоочищения от химических загрязнителей водоисточников. В Красноярском крае можно выделить северную, центральную и южную части [12], которые различны по вышеприведенным факторам. Так, на севере края эпизодически обнаруживаются превышения ПДК по таким элементам, как марганец, мышьяк и кадмий. В центре края фиксируются превышения предельно допустимых уровней содержания бора и железа, а на юге - свинца, никеля, фтора и нитратов. Рассмотрим источники снабжения населения водой в Красноярском крае. Больше половины объема воды хозяйственно-питьевого назначения представлено подземными источниками, которую используют более 66 % населения региона. Из поверхностных вод 18 % населения получает воду [13]. Как видно из приведенных выше данных, в изучаемом регионе на качество воды, которой снабжается население, влияют климат, антропогенные факторы, а также категория поселений (большие, малые города, села и деревни). Известно, что в подземные воды могут просачиваться сточные воды, а также воды, загрязненные тяжелыми металлами. Так, согласно имеющимся данным, вблизи наиболее крупных городов региона именно влияние промышленности и антропогенной деятельности обуславливает изменение химического состава подземных вод [13]. Основное систематическое техногенное влияние на поверхностные и подземные водоисточники хозяйственно-питьевого водопользования оказывают предприятия цветной металлургии, гидрои теплоэнергетики, нефтеперерабатывающей, лесной, лесоперерабатывающей, угольной, горнорудной, золотодобывающей, химической, машиностроительной, атомной и пищевой промышленности, стройиндустрии и сельского хозяйства. Особую опасность представляют места складирования отходов производств, например шламов. Они являются источником постоянного загрязнения поверхностных и подземных вод тяжелыми металлами. Неблагополучие подземных вод по санитарно-химическим показателям обуславливается повышенным содержанием в воде железа, солей жесткости, фторидов, марганца и мышьяка. Присутствие солей нитратов характерно для сельских районов региона, специализирующихся на выращивании сельскохозяйственных культур и применении удобрений [13]. Качество воды поверхностных водоемов, используемых для централизованного хозяйственно-питьевого водопользования, в основном отвечает требованиям гигиенических норм. В водозаборах на реках Енисей, Чулым, Кан, Ангара, Красноярском и Баргинском водохранилищах содержание меди, бора, молибдена, хрома составляет до 0,1 ПДК. В отдельные периоды наблюдений отмечаются средние концентрации ртути, марганца, фтора и цинка в интервале от 0,1 до 0,5 ПДК. В Баргинском водохранилище средние концентрации большинства микроэлементов часто бывают выше, чем в Красноярском водохранилище [12]. На качество питьевой воды, ее химический состав оказывает влияние характеристика водопроводов, срок их эксплуатации. В Красноярском крае из-за некачественного химического состава питьевой воды создаются риски для здоровья и заболеваемости населения [14]. По данным А.М. Василовского с соавт. [12], наибольшие значения неканцерогенных рисков создаются для болезней сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, эндокринной системы и почек, наименьшие для болезней иммунной, репродуктивной системы и крови. Более высокие неканцерогенные риски характерны для сельских населенных пунктов. Если сравнивать ситуацию с качеством воды хозяйственно-питьевого назначения в Красноярском крае с данными по России, то в целом можно отметить следующие особенности. Так, край является благополучным по санитарно-химическим показателям воды. При этом наибольшая доля источников воды (свыше 80 %), свидетельствующих о неблагоприятном санитарном состоянии источников централизованного питьевого водоснабжения, была отмечена в трех субъектах РФ (Республика Дагестан - 96,65 %, Республика Карелия - 83,01 %, Чеченская Республика - 82,9 %). Это связано с тем, что в данных регионах недостаточное внимание уделяется состоянию прибрежной территории и указанию природоохранных зон. И, хотя за предыдущее десятилетие доля таких источников уменьшилась на 8 %, остается достаточно высоким количество водоемов, которые обнаруживают превышение по санитарно-химическим показателям (26 %) [15]. Наиболее высокий уровень загрязнения воды водоемов I категории химическими веществами ранее был отмечен на территории четырех субъектов РФ (более 80 % проб, не соответствующих санитарным требованиям по санитарно-химическим показателям), включая г. Москву (82,7 %), а доля проб, не соответствующих требованиям по микробиологическим показателям (более 50 %), отмечена также в четырех субъектах РФ, включая Санкт-Петербург (92 %). На качество и безопасность питьевой воды, кроме исходного состояния источников централизованного водоснабжения, существенное влияние оказывает качество технологий очистки, водоподготовки, обеззараживания и т.д., а также состояние водопроводных и распределительных сетей. Мониторинг свидетельствует, что в 2020 г. в пяти субъектах РФ 50 % водопроводов не соответствовало требованиям санитарного законодательства. В ходе мониторинга нарушения гигиенических нормативов наиболее часто регистрируются по таким веществам, как кремний, бром, железо, хром, литий, натрий, марганец, стронций, бор, сероводород и др. В структуре заболеваемости населения, вероятностно обусловленной водным фактором, преобладают болезни мочеполовой системы, кожи и подкожной клетчатки, костно-мышечной системы и соединительной ткани, болезни эндокринной системы и нарушения обмена веществ. Качество питьевой воды в 2020 г. вероятностно способствовало формированию 9,24 случаев смерти на 100 тыс. всего населения, а число дополнительных случаев заболеваний, как следствие воздействия этого фактора, в 2020 г. составило 938,07 случаев на 100 тыс. населения и 1898,17 случаев на 100 тыс. детского населения [15]. Следует отметить, что мониторингу качества воды, которую население использует в пищу и других нужд, следует уделять самое пристальное внимание, так как неоспоримо значение микроэлементов для нормальной жизнедеятельности организма человека (особенно детей и беременных женщин). Так, известно, что определенным географическим областям сопутствуют такие заболевания, как эндемический зоб, флюороз, рахит, ряд которых в том числе зависят от качества питьевой воды [16]. При этом превышение ПДК ряда химических элементов в пробах воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения ведет к возникновению стойких нарушений минерального обмена - микроэлементозов [16]. Нарушение же баланса элементов в организме может приводить к тяжелым нарушениям в работе органов живого организма, срыву регуляторных механизмов в организме человека и возникновению дезадаптивных состояний. Для предупреждения таких состояний необходимо проводить периодический мониторинг содержания микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов в воде хозяйственно-питьевого назначения, природоохранные мероприятия по предупреждению антропогенного загрязнения источников питьевой воды. Заключение При проведении исследования были получены следующие результаты. Вода, используемая для хозяйственно-питьевых нужд населением края, является безопасной для использования, так как не превышены показатели ПДК для тяжелых металлов. Однако можно отметить, что пробы воды, отобранные в селах, обнаруживают более высокое среднее содержание изучаемых металлов. Наибольшее содержание в питьевой воде характерно для цинка, однако приведенные показатели не превышают ПДК для данного элемента (5 мг/мл). Самое низкое содержание в исследуемых пробах воды характерно для ртути, ПДК для которой составляет 0,0005 мг/мл. При этом в изучаемом регионе на качество воды, которой снабжается население, влияют климат, антропогенные факторы, а также категория поселений (большие, малые города, села и деревни), а также их химическое загрязнение. Таким образом, полученные данные могут быть использованы при экологическом мониторинге качества воды хозяйственно-питьевого значения в Красноярском крае, а также использоваться как справочные значения.

Об авторах

Анна Евгеньевна Побилат

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: apobilat@mail.ru
кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник кафедры медицинской элементологии, медицинский институт Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Анатолий Александрович Киричук

Российский университет дружбы народов

Email: kirichuk-aa@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-5125-5116
SPIN-код: 9483-2011

доктор биологических наук, доцент, руководитель департамента экологии человека и биоэлементологии

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

Оксана Васильевна Баранова

Оренбургский государственный университет

Email: baranovaov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2780-6499
SPIN-код: 2310-7344

кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией нутрициологии, Институт биоэлементологии

Российская Федерация, 460018, Оренбург, просп. Победы, д. 13

Список литературы