загрузка...

Загрязнение подземных и поверхностных вод и здоровье населения


Возникновение заболеваний, передающихся водным путем, обусловлено внешней средой и встречается практически во всех регионах мира. При этом загрязненные воды могут долгое время продолжать использоваться, если водопотребители не осознают угрозу здоровью. Это имеет место, когда загрязнение не вызывает изменения вкуса или цвета или нет другого альтернативного источника водоснабжения. Заболевания могут быть вызваны как избытком, так и недостатком тех или иных компонентов в воде. Достоверно установлена связь между заболеваниями сердечно-сосудистой системы и минерализацией, жесткостью или мягкостью воды; между желудочными заболеваниями (включая онкологические) и незначительным содержанием натрия и калия, сульфатов и хлоридов. Повышенное содержание натрия провоцирует гипертоническую болезнь.
Обобщение и анализ научных исследований позволяют выделить три группы общих причин, вызывающих заболевания, связанные с использованием воды и обусловленные естественными и техногенными факторами (табл. 23).
Избыток или недостаток тех или иных элементов в водах, определяемый естественными факторами, зависит от геологических условий, состава почв и грунтов, дифференциации вещества в ландшафтах и др.
Исследованиями установлено, что распространение раковых заболеваний в Беларуси тяготеет к районам развития девонских отложений. Хотя в Беларуси покровными отложениями являются ледниковые, они почти на 80% и более состоят из девонского материала, и в этих районах используются воды, циркулирующие в подстилающих девонских породах.
В целом для республики используемые в питьевых целях подземные воды отличаются повышенным содержанием железа, марганца и пониженным - фтора и йода.




Железо является необходимым элементом в питании. Оно содержится в ряде биологически важных белков, например мио- глобине, запасающем кислород в мышцах, железосодержащих органических соединениях, например дыхательном пигменте гемоглобине, а также во многих окислительно-восстановительных ферментах. Дефицит или повышенное содержание железа отрицательно влияют на организм.
Повышенное содержание железа в пресных подземных водах определяется физико-географическими и геолого-гидрогеологическими условиями территории республики. Часто его концентрации достигают 1,5-3,0 и даже 5-10 мг/дм3 (ПДК 0,3 мг/дм3). До 60% всех скважин республики, а на Полесье около 80% характеризуются превышением его ПДК. Наиболее высоким содержанием железа (до 20-30 мг/дм3), присутствующего в подземных водах в основном в закисной форме, отличаются грунтовые воды, связанные с болотными массивами. Также прослеживается связь между степенью заболоченности территории и условиями ожелезненности напорных подземных вод. Воды, содержащие повышенные концентрации железа, требуют проведения мероприятий по их обезжелезиванию. Однако республика испытывает недостаток в очистных сооружениях такого рода.
Марганец играет важную роль в обмене веществ и влияет на процессы кроветворения. Повышенные концентрации марганца - до 0,5-1,0 мг/дм3 (ПДК 0,1 мг/дм3) в региональном плане соответствуют распространению железосодержащих вод.
Фтор относится к группе биологически активных химических элементов, оказывающих непосредственное влияние на процессы метаболизма человека. Избыток фтора (более 1,5 мг/дм3) в питьевой воде приводит к флюорозу (пятнистому поражению эмали) и последующему разрушению зубов, а недостаток (менее 0,7 мг/дм3) - к кариесной патологии зубов. Его верхний предел допустимых концентраций (ПДК 1,5 мг/дм3) в водах Беларуси превышается в единичных случаях на ограниченных участках. Высокие концентрации фтора отмечаются в водах юрских (г. Гомель - 0,8-0,9 мг/дм3, Речица - 2,2 мг/дм3), девонских (г. Борисов, Березино и др. - 0,05-4,3 мг/дм3) и верхнепротерозойских (г. Минск, Вилейка и др.) отложений. Так, в различных районах г. Минска его концентрации в водах верхнего протерозоя изменяются от 0,45-1,4 до 2,5-3,0 мг/дм3. Установлено, что минерализованные воды характеризуются, как правило, повы-
шенным содержанием фтора, но в высококонцентрированных минеральных водах его содержание снижается.
В широко эксплуатируемых с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения водах содержание фтора обычно низкое (менее 0,7 мг/дм3). Наиболее бедны фтором воды четвертичных (0,05-0,2 мг/дм3) и неоген-палеогеновых (не более 0,2 мг/дм3) отложений.
Многие металлы (Cr, As, Pb и др.) требуют особого внимания, с одной стороны, как загрязнители окружающей среды, а с другой - как потенциальные источники токсикологического риска. Например, мышьяк, кадмий и свинец широко распространены в окружающей среде. Деятельность человека вносит изменения в естественное распространение этих металлов в природе, постоянно увеличивая их концентрации. Поэтому появление мышьяка, хрома, свинца, кадмия в питьевых водах рассматривается в качестве основных загрязнителей при водоснабжении многих регионов мира. В качестве примера рассмотрим источники поступления в водную среду и влияние на здоровье человека некоторых из них.
Основными источниками загрязнения природных вод мышьяком (As) являются сточные воды производства серной кислоты и удобрений, рудообогатительных комбинатов, теплоэлектростанций и металлургических заводов. Преобладающими формами миграции мышьяка в подземных водах являются арсенит-ионы H2AsO4, HAsO4-.
Употребление воды с повышенным содержанием As может являться причиной возникновения сосудистых заболеваний, заболеваний кожи, легких, мочевого пузыря.
Хром (Cr) обычно встречается в трех формах: металлический (Cr), трехвалентный (CrIII) и шестивалентный (CrVI). Из всех известных форм шестивалентная самая токсичная. Она образуется при производственных процессах из трехвалентного Cr. Значительные его концентрации могут вызывать повреждения печени, почек, раздражение пищеварительного тракта, язву желудка и смерть.
Хром в воду попадает, как правило, либо при осаждении из атмосферы, с загрязненной пылью, либо при непосредственном сбросе сточных вод (металлообрабатывающей, электронной, электротехнической, текстильной промышленности), его содержащих, в водоемы и на дневную поверхность.
В загрязненных подземных водах CrVI находится в форме ионов (CrO42-, HCrO4 и др.) или комплексных соединений.
Основная доля техногенного свинца (Pb) поступает в гидролитосферу со сточными водами рудообогащения, цветной металлургии, машино- и приборостроительной, электротехнической, нефтеперерабатывающей и химической промышленности. В загрязненных водоносных горизонтах миграционные формы свинца представлены ионами и комплексами (Pb+, PbOH+ и др.), свинецорганическими соединениями.
В различных геохимических провинциях Беларуси наблюдается идентичность встречаемости ряда микроэлементов в подземных водах. Наибольшая встречаемость принадлежит Mn (80-100%), затем следуют Pb, Cu, Ni, Ti, V и др. При этом для разных районов характерны различные тенденции в накоплении тех или иных элементов в грунтовых и поверхностных водах. Так, например, на территории Брестского Полесья максимальное содержание Pb, V, Ni, Mn и Ti отмечается в поверхностных водах, тогда как для этих же микроэлементов в водах территории Припятского и Гомельского Полесья отмечается обратная картина. Обычно концентрации микроэлементов в подземных водах не превышают ПДК. Например, в питьевых водах г. Минск содержится (мкг/дм3): Cr - 0,05-0,29 (ПДК 50), Pb - 0,05-0,39 (ПДК 30), As - 0,27-1,32 (ПДК 50). В то же время устанавливается связь между повышенным содержанием отдельных микроэлементов и техногенным, как правило, промышленным загрязнением. Загрязнение подземных вод хромом до 0,32 мг/дм3 было зафиксировано на одном из водозаборов у г. Борисов, цинком (до 10 мг/дм3) - на водозаборе г. Гродно, мышьяком (до 0,15 мг/дм3) и свинцом (до 0,125 мг/дм3) - в г. Минск. Аналогичная закономерность прослеживается и для поверхностных вод, в которых содержание этих элементов зачастую превышает ПДК в несколько раз. Например, концентрации меди (ПДК 1,0 мг/дм3) в р. Лошица (г. Минск) составляли 30 ПДК, а содержание никеля и марганца в р. Свис- лочь - 4 и 14 ПДК соответственно.
Загрязненные нитратами питьевые воды могут представлять серьезную опасность для здоровья человека. Использование в питьевых целях вод, в которых присутствуют повышенные концентрации нитратов, может приводить к острым желудочно-кишечным расстройствам, влияет на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина А и деятельность щитовидной железы, нарушает работу сердца и поражает центральную нервную систему. В организме человека нитраты восстанавливаются до нитритов, которые окисляют железо в гемоглобине, переводя его из двухвалентного в трехвалентное. Образующийся метгемоглобин не способен осуществлять обратимое связывание кислорода, что приводит к отравлению организма. Некоторые исследования не исключают возникновение определенных форм диабета.
Нитратное загрязнение подземных вод на территории республики в большинстве случаев обнаруживается в сельскохозяйственных колодцах и неглубоких скважинах, пробуренных на грунтовые и межморенные водоносные горизонты четвертичного возраста. Максимальное содержание нитратов фиксируется, как правило, в грунтовых водах, залегающих на незначительной глубине от дневной поверхности, при отсутствии с поверхности водонепроницаемых грунтов. Здесь их концентрации зачастую превышают ПДК в 5-7 и более раз; при этом наибольший размах концентраций нитрат-иона связан с глубинами до 10 м, а максимальные его значения приурочены к интервалу глубин 2-5 м. Как отмечается, такая закономерность, вероятно, является принципиальной, когда наиболее высокие концентрации нитратного загрязнения достигают глубин до 10 м. Подобное распределение нитратов в геологическом разрезе достаточно отчетливо соотносится с мощностью зоны аэрации и влиянием на режим грунтовых вод метеофакторов.
В интервале глубин 1,5-4 м такое влияние обнаруживает наиболее сильную связь, которая затем снижается с увеличением мощности зоны аэрации до 10 м.
Загрязнение межморенных водоносных горизонтов зависит от мощности и степени водопроницаемости перекрывающих их морен, поэтому с увеличением глубины залегания водоносных горизонтов наблюдается резкое сокращение содержания нитратов до их полного отсутствия. Такое их поведение, вероятно, может быть связано и с процессами биохимической редукции, что обеспечивает естественное частичное самоочищение грунтовых вод.
Таким образом, для территории республики устанавливаются определенные закономерности в поведении NO^-иона и его влиянии на состав подземных вод по следующим показателям:
• происходит увеличение минерализации вод до 0,6-0,8 г/дм3, при этом их состав характеризуется как гидрокарбонатный магниево-кальциевый, для которого в условиях республики наиболее распространенной является величина минерализации 0,2-0,5 г/дм3;
• происходит преобразование состава вод, в которых NO^-ион становится либо вторым после НСО--иона, либо занимает лидирующее место, а также отмечается рост содержания Cl-, SO2-, Na+.
Радиоактивное загрязнение территории республики и потенциально возможное наличие радионуклидов в источниках водоснабжения требуют серьезного изучения возможностей попадания их в повышенных концентрациях (больше ПДК) к потребителю. Это особенно важно, так как, например, питьевое водоснабжение г. Гомель базируется на водах р. Сож. Кроме того, значительное количество водозаборов Гомельской области (подземных вод и колодцев) функционирует на водах первых от поверхности водоносных горизонтов.
Большинство экспертных оценок сводятся к тому, что в настоящее время значительная доля радионуклидов поступает в организм человека за счет продуктов питания. В то же время необходимо помнить, что таким источником может являться вода, а также различные используемые в пищу дары водоемов (например, рыба).
Известно, что хлорированная вода сильно повышает растворимость некоторых форм плутония. Радиоактивный цезий распределяется в организме равномерно, поэтому радионуклиды цезия загрязняют не отдельные органы, а организм в целом. Радионуклиды стронция и плутония имеют тенденцию адсорбироваться костной тканью и, следовательно, задерживаться в организме длительное время (их биологическая задержка составляет десятилетия). Хотя плутоний и стронций плохо адсорбируются стенкой кишечника, облучение пищеварительного тракта может быть значительным.
Потенциальную опасность, в том числе для водных ресурсов, представляет проблема загрязнения территории изотопами плутония, и в частности 241Am. Уже сейчас его доля в общем загрязнении территории радионуклидами составляет 50%, в 2060 г. составит 66,8%, а снижение его активности до уровня 3,7 кБк/м2 ожидается после 2400 г. Внутреннее облучение этими изотопами оказывает негативное влияние на систему кроветворения, костную ткань и другие органы, а при контакте с телом человека может воздействовать на кожу и глаза.
Одна из причин ухудшения качества воды, а значит, и возникновения заболеваний - несовершенное водообеспечивающее оборудование (коррозия водопроводных труб и емкостей).
Коррозионно-активные воды могут приводить к выщелачиванию металлов из водопроводов и водораспределительных систем и загрязнению воды. Необходимо отметить, что воды многих месторождений подземных вод Беларуси обладают высокой коррозионной активностью, что способствует возникновению вторичного загрязнения воды в металлических водопроводных трубах и емкостях. Износ труб центральных систем водоснабжения республики составляет 40-80%, из-за чего 60% водопроводных сетей находится в аварийном или близком к нему состоянии и качество питьевой воды в них не соответствует нормативам.
Особое место при оценке пригодности использования воды в питьевых целях отводится проблеме влияния хлорированной воды на здоровье человека. Практика хлорирования воды с целью ее очищения от биологического загрязнения широко распространена во всем мире. Однако в процессе обеззараживания природные органические вещества могут вступать в реакцию с хлором, что приводит к появлению ряда галогенсодержащих углеводородов, например трихлорметана, который приводит к канцерогенному загрязнению воды.
Большое количество исследований подчеркивают возможную связь между потреблением воды, подвергнутой хлорированию, и возникновением раковых заболеваний мочевого пузыря, прямой кишки. Ряд последних исследований выявили взаимосвязь между хлорированием воды и проблемами репродуктивной деятельности (преждевременные роды, специфические дефекты, малый вес у новорожденных, увеличение смерторождаемости). />Для сокращения использования хлора в процессах очистки воды предусматривается ряд шагов. Изучается вопрос о применении диоксида хлора. В отличие от обычного хлора его диоксид не приводит к образованию высоких концентраций трихлорметана. Кроме того, он более эффективен. Тем не менее диоксид хлора также образует вторичные токсичные вещества, хотя и в более низких концентрациях по сравнению с хлором, а также соединения, мутагенные и токсикологические свойства которых еще неизвестны.
Другим альтернативным методом очистки вод, широко распространенным в Европе, является озонирование - процесс внедрения озона и кислорода в воду. По мнению ряда исследователей, озонирование является более приемлемым дезинфицирующим методом. Однако в последнее время выявлен ряд потенциально опасных для здоровья продуктов взаимодействия озона с веществами, содержащимися в природных водах.
Наиболее простым, дешевым и эффективным средством дезинфекции воды является йод. Будучи сильным окислителем, йод, так же как и хлор, оказывает биологический эффект. Наиболее активными дезинфицирующими разновидностями признаны обычный йод и соль йодистоводородной кислоты - йодид.
Йод имеет ряд преимуществ по сравнению с хлором: это более химически стабильный продукт реакции; он меньше вступает в реакции с органическими азотными загрязнителями, оставшимися в воде; обеспечивает более приемлемый вкус воды при равнозначных дозах применения. Известно, что недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы и нарушениям обмена веществ. Его используют главным образом при йодизации поваренной соли, а иногда и при йодиза- ции воды для снижения заболеваний зоба. В целях профилактики получило распространение использование различных растворов на основе йода, йодированных таблеток и др. Исследования показывают, что взрослому человеку необходимо 150— 200 мкг йода в день.
Однако избыточное поступление йода в организм может оказывать негативное влияние на функционирование щитовидной железы. При этом вопрос о максимальном безопасном уровне йода при длительном его употреблении остается нерешенным. Специалисты полагают, что употребление 1—2 мг йода в день безопасно для большинства людей, а эмпирические данные указывают, что и более высокие его концентрации обычно хорошо переносятся.
С использованием некачественных рекреационных водных ресурсов связаны инфекционная этимология многих заболеваний и заражение различными паразитами, бактериями и вирусами. Чаще всего это случается вследствие пользования прудов, фонтанов, которые расположены в черте города (в парках, скверах и т.д.), в качестве рекреационных объектов — как правило, в культурных и эстетических целях. Вода в них не предназначена для купания или питья и не удовлетворяет соответствующим нормам, а возникновение заболеваний обусловлено элементарной безграмотностью отдыхающих.
Определенную опасность представляет радиоактивное загрязнение водных объектов, используемых в рекреационных целях. В зависимости от вида использования водоема радиоактивные вещества могут поступать в организм человека кон- тактным/бесконтактным способом, оральным или эпидермальным путем или через трофические цепи «вода ^ рыба ^ человек» и «вода ^ донные отложения ^ бентос ^ млекопита- ющие/птицы ^ человек». Увеличение радиоактивности вод вследствие поверхностного смыва или взмучивания донных отложений выступает лимитирующим фактором, а в некоторых случаях вызывает необходимость полного исключения проведения рекреационной деятельности на отдельных участках бассейнов р. Днепр и Припять.
В отдельную группу, напрямую не связанную с основными факторами, можно выделить потенциальную возможность возникновения заболеваний при использовании бутилированной воды, не соответствующей стандартам качества при нарушениях в ее производстве, при неправильном хранении или использовании некачественной упаковки.
Бутилированная вода является одним из альтернативных источников чистой питьевой воды, особенно в тех случаях, когда качество водопроводной не соответствует стандартам. Она имеет ряд преимуществ по сравнению с водопроводной. Водопроводная вода подвергается хлорированию, в связи с чем свойства ее ухудшаются. Бутилированная же вода проходит фильтрование и озонирование, что не отражается на ее вкусовых свойствах.
В то же время товаропроизводитель по ряду причин не всегда указывает на бутылочных этикетках реальный состав и свойства воды. Оригинальные названия такого товара («кристальная», «родниковая» и др.) совершенно не отражают сути содержимого. Зачастую не соответствует качеству и сама тара, долгосрочное взаимодействие воды с которой приводит к ухудшению качества последней. В некоторых случаях в воде может фиксироваться повышенное содержание хлоридов, карбонатов, свинца, кадмия.
Исследованиями установлено, что указание на этикетках отдельных торговых марок («Улыбка», «Дарида» и др.) в наименовании минеральной воды как лечебно-столовой не соответствует приведенному на них составу, где указывается содержание фтора 3,0-3,3 мг/дм3. Эти воды должны применяться только под контролем врача, поскольку при такой концентрации фтора они относятся к лечебным питьевым, в которых верхний его предел определяется в 5 мг/дм3. 
<< | >>
Источник: Ю.А. Гледко. Гидрогеология. 2012

Еще по теме Загрязнение подземных и поверхностных вод и здоровье населения:

  1. § 5. ИСТОЧНИКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  2. § 4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОД (ст. 250 УК РФ).
  4. § 8. ОСАДКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  5. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
  6. 5.4. Муниципальное управление охраной здоровья населения
  7. 10.2. ПОКАЗАТЕЛИ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ
  8. § 1. Преступления против здоровья населения
  9. § 2. Преступления против здоровья населения
  10. § 1. Понятие и виды преступлений против здоровья населения и общественной нравственности
  11. Тема № 23. Преступления против здоровья населения и общественной нравственности
  12. Глава 33 ПРЕСТУПЛЕНИЯ ПРОТИВ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ И ОБЩЕСТВЕННОЙ НРАВСТВЕННОСТИ
  13. Глава 30. ПРЕСТУПЛЕНИЯ ПРОТИВ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ И ОБЩЕСТВЕННОЙ НРАВСТВЕННОСТИ
  14. КАК ДЕЙСТВУЕТ СИЛА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ?
  15. Геоморфологическая деятельность донныхи постоянных поверхностных течений
  16. Открытие подземного пресного моря
  17. 87. ОХРАНА ВОД И ЗЕМЕЛЬ ВОДНОГО ФОНДА. ВОДООХРАННЫЕ ЗОНЫ
  18. Химическое загрязнение
  19. Физическое загрязнение
  20. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ (ст. 251 УК РФ).