Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы
1 Использование водных ресурсов в РФ 7
2 Проблемы получения качества питьевой воды на со- 12 временном этапе.
3 Проблема антропогенного загрязнения водоисточни- 14 ков.
Глава 2. Объекты и методы исследований 24
Глава 3. Результаты исследований
1 Характеристика города Костромы 32
2 Характеристика поверхностных вод 33
3 Общая характеристика Костромских водоочистных со- 36 оружений (ВОС)
4 Технологический процесс производства питьевой воды 39
5 Гигиенический анализ качества воды 46
3.5.1 Комплексная оценка уровня накопления загрязняющих веществ в водных объектах
3.5.2 Общая оценка качества подземных вод исследуемых зон
6 Усовершенствованная система водоподготовки питьевой воды
7 Сравнительная характеристика качества питьевой воды, подготовленной на левобережной насосно-фильтровальной станции до и после реконструкции системы рециркуляции осадка
8 Результаты социологического опроса и зависимости онкологической заболеваемости от качества питьевой воды
Заключение 88
Предложения производству 97
Выводы 98
Список используемых источников 99
Приложения 115
- Использование водных ресурсов в РФ
- Характеристика поверхностных вод
- Гигиенический анализ качества воды
- Усовершенствованная система водоподготовки питьевой воды
Введение к работе
Актуальность темы. Угроза существованию человечества таится в катастрофической экологической обстановке, а именно в настоящее время серьезным опасением является недостаток питьевой воды, ее качественные изменения, несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям.
Состояние водоисточников и систем центрального водоснабжения не гарантирует требуемого качества питьевой воды. Большая часть населения России использует для питья воду, которая не соответствует гигиеническим требованиям по различным показателям. Следует отметить, что разработанные традиционные подходы для охраны природных экосистем малоэффективны, так как их использование сводится к установлению только отдельных источников загрязнения.
Питьевая вода - необходимый элемент жизнеобеспечения населения, от ее качества зависят состояние здоровья людей, уровень санитарно-эпидемиологического благополучия, социальная стабильность общества.
Проблема обеспечения населения России питьевой водой нормативного качества с каждым годом все более усугубляется, и сегодня она становится одной из главных социально-экономических проблем в осуществлении государственной стратегии устойчивого развития общества.
В Российской Федерации примерно 109 млн. человек проживают в условиях неблагоприятной санитарно-гигиенической обстановки (Martin, 1989; Агаджанян, 2001). Исследователями установлено, что антропогенные изменения среды обитания человека вызывают неблагоприятные показатели в состоянии здоровья населения (Брукер, 1982; Бондарев, 1984; Лукашев, 1984; Безель, 1992; Пальгунов, Эльпинер, 1995; Авакян, 1998; Никаноров, 2000; Акватек, 2002). Более объективной оценкой загрязнения окружающей среды являются показатели здоровья человека, так как при этом учитывается влияние всех загрязнителей, их действие.
По данным В.В. Найденко (1994), Н.А. Толмачева (2002), применяемые технологии обработки воды из-за повышенного загрязнения водоисточников стали в большинстве случаев недостаточно эффективными, в связи с этим водопроводные сооружения не всегда обеспечивают надежную водоподго-товку и подачу населению питьевой воды требуемого качества. В связи с существующими проблемами финансирования методы очистки воды внедряются недостаточно высокими темпами (Васильев, 1992; Найденко, 1994; Толмачева, 2002).
Специальных исследований по экологической оценке питьевой воды в городе Костроме не проводилось. Поэтому внедрение в практику передовых технологий, а именно использование усовершенствованной системы крупногабаритного рециркулятора для подготовки питьевой воды, поставляемой населению города Костромы, несомненно, представляет достаточно актуальную задачу и требует широкого экологического исследования.
Цель исследования — оценить качество питьевой воды, поступающей населению города Костромы после введения в эксплуатацию системы водо-подготовки с использованием реконструированного крупногабаритного рециркулятора.
В задачи исследования входило:
изучить качество заборной воды реки Волги в городе Костроме за период 2002-2006 гг.;
оценить качество питьевой воды до и после реконструкции малогабаритного рециркулятора на левобережной насосно-фильтровальной станции (НФС);
сравнить качество питьевой воды на правобережной НФС, подготовленной по технологии горизонтальных осветлителей рециркуляторов, с водой, подготовленной на левобережной НФС с использованием крупногабаритных рециркуляторов;
на основе полученных данных оценить эффективность реконструированной системы очистки воды на левобережной НФС с целью выработки ре-
комендаций для дальнейшего использования реконструированного крупногабаритного рециркулятора в водоподготовке качественной питьевой воды.
Научная новизна. Впервые в городе Костроме проведено комплексное исследование качества питьевой воды, поступающей населению после введения в эксплуатацию системы водоподготовки с использованием реконструированного крупногабаритного рециркулятора.
Выявлено, что заборная вода реки Волги загрязнена железом, медью, цинком, марганцем и нефтепродуктами. Расчеты коэффициента комплексной загрязненности воды позволили выявить уровень загрязнения забираемой воды. Установлена оценка эффективности существующей водоподготовки питьевой воды до проведенной реконструкции рециркулятора и после введения в эксплуатацию реконструированного. Впервые проведена сравнительная оценка предлагаемой технологии подготовки питьевой воды с использованием крупногабаритных рециркуляторов на левобережной НФС с технологией горизонтальных осветлителей рециркуляторов на правобережной НФС. Установлено, что питьевая вода, подготовленная на левобережной НФС с использованием реконструированной системы крупногабаритного рециркулятора, по всем показателям приближается к показателям питьевой воды, подготовленной на правобережной НФС, и соответствует СанПиН 2.1.4.1074-01 (2001)
Практическая значимость. Проведенная реконструкция рециркуляторов на левобережной НФС позволила получить качественную питьевую воду для населения.
Результаты исследований использованы при проектировании модернизированного крупногабаритного рециркулятора в локальной системе подготовки питьевой воды второго блока насосно-фильтровальной станции, что подтверждено актом внедрения результатов исследования в производство от 15 сентября 2005 г.
Полученные данные могут быть рекомендованы к использованию в практике Госсанэпиднадзора, занимающегося экологическими исследованиями, Государственного комитета по охране окружающей среды Костром-
ской области, а также послужить совершенствованию методов очистки питьевой воды, контролю ее качества и использованы в целевой программе области «Обеспечение населения Костромской области доброкачественной питьевой водой».
Основные данные и главные положения диссертационной работы используются в учебном процессе курса «Экология» Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова.
Основные положения, выносимые на защиту:
Оценка качества питьевой воды до и после ее подготовки с применением реконструированной системы крупногабаритного рециркулятора на левобережной НФС с учетом качества заборной воды.
Сравнительная характеристика качества питьевой воды, прошедшей водоподготовку на реконструированной левобережной НФС, с водой, подготовленной на правобережной НФС.
Апробация результатов исследований. Материалы диссертационной работы были представлены, доложены и обсуждены на пленарном заседании кафедры зоологии и медико-биологических дисциплин ежегодной международной конференции Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова (Кострома, 2004-2006 гг.); на пленарном заседании кафедры биологической защиты Костромской военной академии радиационной, химической и биологической защиты им. Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (Кострома, 2004 г., 2005 г., 2006 г.); на X Международной научно-практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны» (г. Пенза, 2007 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Aktualne problemy nowoczesnych nauk - 2008» (Интернет-конференция, 2008 г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объём работы. Общий объём работы диссертации составляет 130 печатных страниц. Текст включает: введение, три главы, заключение, выводы, предложения производству, приложения. Список цитирован-
ной литературы состоит из 144 названий, в том числе 12 работ на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 42 таблицами, 37 рисунками.
Использование водных ресурсов в РФ
Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах.
Прежде чем говорить об использовании водных ресурсов, следует дать определение понятию «гидросфера».
Гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных вод. Важнейшее свойство гидросферы - единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Вся химически не связанная вода Земли, находящаяся в газообразном, жидком и твердом состоянии, образует гидросферу. Около 96% объема гидросферы приходится на моря и океаны, 2% - на подземные воды, 2% - на постоянные снега и льды и 0,01% - на поверхностные воды (реки, озера, болота, водохранилища). Вода Мирового океана содержит 35 г/л (3,5%) солей, представленных прежде всего хлоридами и сульфидами натрия, кальция, калия и магия. Из-за высокого содержания солей такая вода непригодна для бытовых, производственных и сельскохозяйственных потребностей. Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 01% (Потапов, 2000; Коробко, 2001).
Несмотря на то, что пресная вода составляет лишь малую часть водных ресурсов Земли, она определяет уровень и жизнь на суше. Ежегодно во всем мире расходуется 5000 тыс. м пресной воды, что составляет 11% годового стока всех рек мира (Акимова, 2000).
Качество пресной воды имеет важнейшее значение для хозяйственной деятельности человека. Поэтому качественный и количественный дефицит пресной воды стал предметом особого внимания законодательных, исполнительных, общественных организаций Российской Федерации.
Указом Президента Российской Федерации №23 «О государственной стратегии РФ по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» предусмотрена охрана среды обитания человека и, в частности, обеспечения населения качественной питьевой водой (О государственной стратегии..., 1984).
В проекте Федерального закона РФ «О питьевой воде» отмечено: «Питьевая вода - вода, по своему качеству в естественном состоянии и после обработки отвечающая нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Нормативы качества питьевой воды (нормативные требования) - совокупность установленных научно - исследовательскими методами, регламентированных санитарными правилами допустимых показателей химического и микробиологического (биологического) состава, органолептических свойств питьевой воды, гарантирующих ее безопасность и безвредность для здоровья человека» (О питьевой воде, 1996).
Объем ежегодно возобновляемых водных ресурсов в РФ составляет 4266 тыс. м . В пределах нашей страны формируется объем воды в 4056 тыс.м . На территориях соседних государств - 210 тыс. м воды (Акимова, 2000).
По объемам речного стока первое место занимает Бразилия, второе -Российская Федерация.
В среднем на каждого жителя нашей страны приходится 30 тыс. м3 в год. В среднем по миру на каждого жителя - 9 тыс. м в год. На одного жителя Европы приходится 4,6 тыс. м3 в год, на жителя Азии - до 5,2 тыс. м3 в год (Акимова, 2000). По территории Российской Федерации речной сток распределен неравномерно. Высокая водность рек характерна для Северо-Западного, Центрального, Поволжского, Уральского, Западно-Сибирского, Центрально-Черноземного и Волго-Вятского экономических районов (Реймс, 2001).
По сравнению с такими странами, как Бразилия и Норвегия, водообес-печенность в России в расчете на единицу площади в три раза ниже и находится почти на одном уровне с Канадой и США (Протасов, 1995).
Водный ресурс России составляют: ледники (1%), озера (5%), подземные воды (8% ), болота (10%), почвенная влага (34%), речной сток (42%), что составляет менее 10% всего стока рек планеты (Государственный доклад..., 1994).
По территории нашей страны протекает около 120000 рек общая протяженность которых, составляет 2,3 млн. км. На территории России находится около 2000000 пресных и соленых озер и до 40 крупных водохранилищ (Протасов, 1995; Макар, 1999).
Забор воды на хозяйственные и питьевые нужды населения России составляет 3% общих водных ресурсов. В виде сточных вод около 2/3 этого объема сбрасывается назад в водные ресурсы. Общий забор воды из природных водоисточников составляет 84,8 тыс. м3, в том числе из поверхностных источников - 79%, подземных - 14%), морской воды - 7% . При этом на промышленность приходится 48%, на сельское хозяйство страны 28%, на жилищно-коммунальное хозяйство 20%, на прочие отрасли нашей экономики 4% воды.
Хозяйствующие субъекты, учреждение, предприятия, организации и население страны с введением Федерального закона «О плате за пользование водными объектами» от 1999 года стали задумываться об экономном использовании воды (Оплате..., 1999; О плате..., 2001).
От объема всей использованной воды 64% уходит на производственные нужды. На сельскохозяйственные и хозяйственно-питьевые нужды приходится до 15%). В последнее время заметна тенденция на снижение использования питьевой воды. За период с 1985 год по 2005 год объем использован ной воды сократился в 1,6 раз, на орошение и сельскохозяйственное снабжение - в 2,3 раза, а на хозяйственно-питьевые нужды за этот же период объем использования воды вырос на 16%.
За 90-е годы из-за спада производства и ряда других причин объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы существенно сократился. Из общего объема сточных вод 40% можно отнести к категории «загрязненных». Жилищно-коммунальные хозяйства сбрасывают до 60% сточных вод, промышленные предприятия - до 32% сточных вод. Здесь по объемам сброса загрязненных вод лидируют предприятия топливной, химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, машиностроения и черной металлургии (Дмитриев, 1995).
Происходит и усиливается загрязнение водных объектов из-за смыва загрязняющих веществ с площади водосборов, а также от их поступления при авариях (Арустамов, 2002).
Низкий уровень благоустройства населенных пунктов страны, а именно оснащение их канализацией и водопроводом, ухудшает состояние водных объектов. Число населенных пунктов РФ, в которых имелись канализация и водопровод составляет: - водопровод в 1995 году был в 1063 городах (98% от общего числа городов), в 1670 поселках городского типа (83% от общего числа поселков) и в 32653сельских населенных пунктах (22% от общего числа сельских населенных пунктов). - канализация в 1995 году была проложена в 1033 городах (95% от общего числа городов), в 1246 поселках (61% от общего числа поселков), и в 5045 сельских населенных пунктах (что составляет 3% от их общего числа). На конец 1999 года имелось: - водопроводов в городах - 1082 (99,1%), в поселках городского типа — 1687 (90%) и 36914 в сельских населенных пунктах (27%); - канализация была проложена в 1048 городах (96%), в 1292 поселках городского типа (69%) и в 5200 сельских населенных пунктах (4,2%) (Акимова, 2001). Оборудование систем водоснабжения и канализации сильно изношено. Данный факт увеличивает негативное воздействие на водоисточники со стороны жилищно-коммунального хозяйства. Износ оборудования и сетей водоснабжения составляет более 63%, канализационных сетей - 61%. Необходим срочный ремонт 30%о мощностей водопроводных сетей и 80% канализационных.
Под влиянием антропогенного воздействия ухудшается качество подземных и поверхностных вод. Их необходимо тщательно очищать для обеспечения населения питьевой водой. Сейчас 90% поверхностной и 30% подземной воды, которая забирается для нужд водоснабжения, подвергается санитарно-гигиенической обработке (Вострокнутов, 1995).
Характеристика поверхностных вод
В соответствии с Водным законодательством Российской Федерации водные объекты охраняются от загрязнения, засорения и истощения. Охрана водных объектов заключается в запрещении сброса в водоёмы и водотоки неочищенных сточных вод, в использовании процессов самоочищения водных объектов, сохранении и улучшении условий формирования поверхностного и подземного стока на водосборах, в разработке и внедрении эффективных методов очистки и доочистки сточных вод.
Территория Костромской области покрыта густой сетью рек, речек, болот, озёр и водохранилищ. По ней протекает 3610 малых и больших рек общей протяжённостью более 35 тыс. км, из них длиной от 10 до 100 км - 535 рек, длиной свыше 100 км - 22 реки.
Главной водной артерией является река Волга, протяжённость которой в пределах области составляет 89 км. Строительство Нижегородской ГЭС и образование Горьковского водохранилища вызвало затопление части Костромской низины и образование обширного Костромского разлива площадью 260 км2. Костромская область - одна из крупных областей, на территории которой формируется сток реки Волги. Наиболее крупными реками, протекающими в границах области, являются левобережные притоки р. Волги: Кострома, Немда, Унжа, Ветлуга и др. Практически все реки и ручьи, протекающие на территории области, входят в бассейн реки Волги. С конца 20-х годов и вплоть до 1995 года большинство рек области использовались для молевого сплава древесины, в результате чего большинству рек нанесён значительный, трудно восполнимый урон: разрушение берегов, обмеление, засорение затонувшей древесиной и, как следствие, ухудшение гидрологического режима.
Бассейн Волги ассиметричен: площадь левобережья в три раза превышает площадь правобережья, густота речной сети составляет 0,4-0,6 км/км2.
Водосборы притоков также асимметричны, преимущественно неправильно овальной или грушевидной формы. Долины рек трапецеидальные, шириной от 1 до 8-10 км, с глубиной вреза 30-40 м.
Средний расчётный многолетний сток рек, формируемый в пределах Костромской области и входящий в бассейн р. Волги (50,365 км3/год) составляет (км3/год): р. Ветлуга - 2,75, р. Унжа - 4,35, р. Кострома - 1,98, р. Немда - 0,76 (Доклад «О состоянии и охране окружающей среды Костромской области», 2005).
Из Ярославской области, по среднемноголетним данным, поступление объёма воды составляет 36,2 км3/год (Доклад «О состоянии и охране окружающей среды Костромской области», 2005).
Гидрохимическое обследование состояния реки Волги осуществлялось в установленных створах (граница с Ярославской и Ивановской областями выше и ниже г. Костромы) и её притоков. Качество воды Волги в установленных створах как в 2003, так и в 2006 году по индексу загрязнения воды (ИЗВ) отнесено к 3-му классу, как и в предыдущие годы. Незначительно, но наблюдается ухудшение качества воды основным загрязняющим веществом - железом до 0,39 мг/дм3. Отмечается увеличение концентраций биогенных элементов (азота, фосфора), что, по всей вероятности, связано со сбросами Коркинских и Васильевских очистных сооружений канализации (КОСК, ВОСК) г. Костромы и оказывает влияние на гидрохимическое состояние Волги. В среднем концентрации загрязняющих веществ в сбросе с Коркинских ОСК (очистные сооружения канализации) составили: нитраты - 20,4-31,9 мг/л, нитриты - 0,06-0,16 мг/л, фосфатов - 1,38-1,59 мг/л; с Васильевских ОСК сброс составил: нитраты - 30,6-45,2 мг/л, нитриты - 0,52-0,69 мг/л, фосфатов - 2,2—2,5 мг/л, что существенно выше фоновых концентраций в реке.
Среднегодовые индексы загрязненности воды (ИЗВ) по створам Волги составили: граница с Ярославской областью - 1,10, выше города Костромы — 1,106, ниже города Костромы - 1,270, граница с Ивановской областью — 1,444. Во всех створах Волги уменьшилась цветность (в среднем с 85 до 75 градусов).
Наиболее загрязнён приток реки Волги - р. Чёрная, протекающая по территории г. Костромы. По сравнению с 2002 годом увеличилось среднегодовое содержание аммонийных соединений в воде с 2,4 до 6,6 ПДК, нитратов - с 1,7 до 5,1 ПДК, фосфатов - с 0,59 до 1,1 ПДК. Наличие аммонийных со единений в поверхностных водах свидетельствует о «свежем» загрязнении. Повышенное содержание нитритов в водах указывает на усиление процессов разложения органических остатков в условиях более медленного окисления No2 до No3, что говорит о загрязнении водоёма. Фосфаты в поверхностные водоёмы попадают главным образом из почвы с различными сточными вода ми или образуются при разложении органической массы (По данным стати стического управления «Экологический вестник», 2003-2006). Содержание аммонийных соединений в воде составляло 1,2-15,6 ПДК. Максимальное содержание аммонийных соединений наблюдалось весной, то есть в период половодья и повышенного смыва загрязняющих веществ с городской территории талыми водами. Концентрации нитритов составляли 1,25-14,75 ПДК (максимум приходился на январь месяц). Содержание железа колебалось в пределах 1,4-21,0 ПДК (максимум в январе), меди - 0-8 ПДК (максимум в апреле), цинка 0-4,9 ПДК (максимум в апреле), нефтепродуктов - 1,0-8,4 ПДК (максимум в январе), фосфатов - 0 - 2,65 ПДК (максимум в апреле), БПКэ - 0,65-3,65 ПДК (максимум в январе). Река Кострома загрязнена: железом - 1,0-4,5 ПДК, аммонийными соединениями - 0,59-1,56 ПДК, нитритами - до 1,88 ПДК, сухим остатком-171,0 - 346,0 мг/дм3, медью - 4,0 ПДК, цинком - до 3,0 ПДК, БПКз 0,32-1,95 ПДК (ПДК - см. Приложение 1, табл. 20). Разброс данных свидетельствует о залповых сбросах загрязняющих стоков в верхнее течение водотоков. С ростом экономического благополучия Костромской области затронутая проблема должна быть решена. Следует обратить внимание и на то обстоятельство, что существующие методы о представлении информации состояния водных объектов для лиц, принимающих решения по ликвидации загрязнений, недостаточно эффективны.
Строительство городского водопровода было начато в августе 1869 года. В течение трех лет была построена станция водоподъема с двумя паровыми машинами по 12 лошадиных сил каждая. Водопровод работал по две-надцать часов в сутки и подавал в город 500-600 м воды. Волжская вода без очистки подавалась в водонапорную башню на Воскресненской площади (в настоящее время Советская площадь).
От водонапорной башни были уложены деревянные трубы по трем направлениям в пределах двух-трех кварталов. В конечных пунктах были построены небольшие водонапорные будки, из которых вода отпускалась по меркам.
В 1912 году были пущены фильтровальная станция с двумя отстойниками и фильтром и станция «Якиманиха» на подземных источниках. На фильтровальной станции на некоторых скорых фильтрах песчаная загрузка была заменена на керамическую крошку.
В 1948 году были закончены работы по реконструкции водопровода. Город стал получать 9600 м воды в сутки.
В 1953 году начались работы по наращиванию мощностей водопровод-ных сооружений. Подача воды увеличилась до 11,7 тыс. м воды в сутки.
Первая очередь насосно-фильтровальной станции построена по проекту объекта-2075, разработанному Ленинградским отделением Гипрокоммун водоканал. Первый блок фильтровальной станции с проектной мощностью 50000 м3/с был введён в действие в 1971 году.
В состав насосно-фильтровальной станции входят: здание первого подъема, совмещенного с береговым колодцем; здание очистных сооружений; здание реагентного хозяйства, в которое входят здание микрофильтров, цех коагулирования; цех для приготовления раствора полиакриламида; склады мокрого хранения сернокислого алюминия; склад жидкого хлора; склад реагентов; бытовые и служебные помещения.
Здание очистных сооружений водопровода трехэтажное и включает в себя: станцию второго подъема; диспетчерскую; хлордозаторную; фильтровальный зал с двумя смесителями, шестью осветлителями со взвешенным осадком, шестью скорыми фильтрами, шкафами управления; лаборатории; мастерские; две венткамеры; бытовые и служебные помещения; резервуары чистой воды (заглубленные под зданием). На первом этаже проходят коммуникации, трубопроводы станции второго подъема и запорная арматура. По второму этажу проложены трубопроводы от смесителей к осветлителям, фильтрам, подается вода на промывку скорых фильтров, осуществляется подвод воды на гидравлические приводы.
Движение воды по очистным сооружениям свободное, за счет перепада высот.
Вода из источника водоснабжения реки Волги по двум самотечным линиям Д-1000 мм поступает в мокрое отделение берегового колодца, проходит через сетки, очищается и насосами первого подъема (18 НДС, 12 НДС) подается по двум трубопроводам Д-800 мм в смесители дырчатого типа.
Перед смесителями в воду добавляется первичный хлор и коагулянт -сернокислый алюминий. В последний отсек смесителя из баков, установлен-ных на смесителях, подаётся полиакриламид (ПАА), доза 0,2-0,5 г/м . Вода, смешанная с реагентами, поступает в осветлители со взвешенным осадком, скорость восходящего потока воды в зоне осветления не более 0,65 мм/сек по проекту (1 мм/сек). После первой ступени очистки вода идет на скорые фильтры, после этого профильтрованная вода собирается в два резервуара чистой воды емкостью по 2375 м3 каждый. Перед резервуарами чистой воды вводится вторичное хлорирование. Насосами второго подъема (14Д-6М, 8НДВ) очищенная вода подается в разводящую сеть города.
Однако первая очередь очистных сооружений водопровода не достигла проектной производительности. Для увеличения производительности (по предложению представителя " Росводоканалналадка") 30-40 % воды, минуя осветлители со взвешенным осадком, поступали на скорые фильтры на контактную коагуляцию.
В 1976 году пять скорых фильтров были переоборудованы в двухслойные с загрузкой кварцевый песок-активированный уголь АГ-3 или АГ-4 (50-60 см).
Второй блок фильтровальной станции с проектной производительностью 45000 м /сутки (вторая очередь насосно-фильтровальной станции построена по проекту Ленинградского отделения Гипрокоммунводоканала, заказ 3214) была пущена в эксплуатацию в 1979 году.
Гигиенический анализ качества воды
Во всём мире остро стоит проблема использования качественной питьевой воды для нужд человека. Вещества, загрязняющие воду, оказывают негативное влияние на здоровье населения, воздействуя при попадании внутрь организма. В связи с этим важно проводить регулярно гигиенический анализ качества питьевой воды. . Комплексная оценка уровня накопления загрязняющих веществ в водных объектах
Химические соединения, поступающие во внешнюю среду, рано или поздно попадают в природную воду с промышленными, бытовыми и ливневыми стоками, и эта цифра достигает 80%. При этом в питьевой воде могут одновременно находиться десятки, а иногда и сотни токсичных химических веществ, способных негативно влиять на состояние здоровья людей. Наибольший интерес, с точки зрения мониторинга, представляют открытые водоемы и водотоки, формирование вод которых происходит в основном в пределах конкретного населенного пункта и, следовательно, отражает экологические условия на данной территории. Поэтому основное внимание при исследовании водных объектов было направлено на реку Волгу.
При проведении комплексного анализа качества поверхностных вод по физическим и химическим показателям нами установлено, что наиболее распространёнными загрязняющими веществами поверхностных вод Костромской области являются нефтепродукты, легко окисляемые органические вещества (БПК), соединения металлов (железо, марганец, цинк, медь). Поступление данных загрязняющих веществ, происходит за счёт сточных вод предприятий коммунального хозяйства, промышленных предприятий, расположенных на правом и левом берегах реки Волги.
Очистка сточных вод в городе Костроме осуществляется на двух комплексах очистных сооружений:
- Васильевские очистные сооружения канализации (ВОСК), расположенные на левом берегу р. Волги южнее жилой зоны г. Костромы. Общая площадь - 14 га. Эти очистные сооружения обслуживают Свердловский район. На ВОСК поступает 70% хозяйственно-бытовых и 30% производственных стоков;
- Коркинские очистные сооружения канализации (КОСК), расположены на правом берегу р. Волги. Общая площадь - 39,2 га. Эти очистные со оружения обслуживают Ленинский и Дмитровский районы. Соотношение хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, поступающих на сооружения, составляют 50% : 50%.
Технология подготовки воды предусматривает контроль и качество на входе и выходе со станций очистки с частотой, в несколько раз превышающей частоту мониторинговых измерений. Мониторинг опасных новых поколений загрязнений проводится редко. При этом информация об изменении концентрации загрязнений отсутствует. Существующую информацию о состоянии водных объектов необходимо рассматривать как экологически опасную ситуацию, зависящую от техногенной обстановки окружающей среды и контроля её состояния. Учитывая состояние почвы, стоков, выбросов в окружающую среду вредных веществ с предприятий, которые с атмосферными осадками поступают в реку Волгу, можно получить оценку её загрязнения. В зависимости от этого выделяются зоны с относительно удовлетворительной, напряжённой, критической и кризисной ситуацией в каждом конкретном участке.
В соответствии с этим в 2002-2006 годах нами осуществлена оценка качества воды реки Волги в трёх административных районах города Костромы (Ленинский, Свердловский, Дмитровский). Результаты исследований представлены в (Прил. 2, табл. 22-25).
На основе анализа литературы нами был выбран комплекс параметров, который отражает гигиеническое состояние водной среды. В него вошли: рН, общая жесткость, сухой остаток, мутность, цветность, хлориды, сульфаты, нитраты, фосфаты, железо, медь, цинк, марганец, формальдегид, нефтепродукты.
По данным Ю.В. Новикова (1984), определение рН воды и общей жёсткости имеет большое значение при оценке качества природных вод, обработке её, а также утилизации бытовых и промышленных стоков. Величина рН зависит от соотношения концентрации свободного диоксида углерода и бикарбонат-иона. Более низкие значения рН могут наблюдаться в кислых болотных водах за счет повышения содержания гуминовых и фульвокислот.
В образцах воды за исследуемый период минимальное значение рН - 7,44 выявлено в 2004 году на правом берегу реки Волги (Дмитровский район), а самые высокие показатели рН воды - 8,06 отмечены нами в 2003 году на левом берегу Ленинского района (рис. 3).
Усовершенствованная система водоподготовки питьевой воды
Часть анкетируемых жителей указывает на наличие рыжего осадка в воде после ее отстаивания, что свойственно присутствию железа.
Практически все опрошенные обеспокоены состоянием системы водоснабжения, при этом они указывают на изношенность водопроводной сети и аварийные ситуации на Коркинских и Васильевских очистных сооружениях сточных вод.
Следует отметить, что население ориентируется в вопросах, связанных с возникновением тех или иных онкологических заболеваний от использования некачественной питьевой воды.
Люди ориентируются в вопросах, связанных с заболеваниями от приёма некачественной воды, причём большая часть указывает на появление злокачественных новообразований у родственников и знакомых. Часть анкетируемых указывает на отклонения в функционировании собственного организма при употреблении некачественной воды, при этом они дополнительно дома стали использовать бытовые фильтры для очистки воды, а небольшая часть населения использует привозную воду.
Из вышесказанного можно сделать выводы о том, что большая часть населения обеспокоена состоянием системы водоснабжения в городе Костроме, при этом более 30% анкетируемого населения оценивает качество воды как неудовлетворительное.
Результаты социологического исследования населения г. Костромы подтвердили неотложность проведения работы по улучшению качества питьевой воды и её возможное влияние на онкологическую заболеваемость населения.
В связи с возникшей проблемой качества питьевой воды нами были изучены статистические данные о распространённости онкопатологии на данной территории.
Заболеваемость населения злокачественными новообразованиями в определённой мере обусловлена экологическими показателями и может быть основным аргументом экологического благополучия в пунктах проживания человека (Обухов, 1984; Тикунов, 1999; Калабеков и др., 2002).
Учитывая высокий процент злокачественных новообразований и смертности от них, а также повышенный уровень загрязнения водных источников в городе Костроме, нами проанализирована статистика онкологической заболеваемости (Здравоохранение 2002-2006гг.).
Приведённые данные свидетельствуют о том, что заболеваемость за последние 10 лет увеличилась в целом по области и приведённому региону.
Уровень заболеваемости в г. Костроме значительно превышает среднеобластной, что можно объяснить близостью и доступностью онкологической помощи. Темпы роста в других административных центрах в 2 раза превышают область и г. Кострому. Рост заболеваемости происходит за счёт следующих локализаций: рак молочной железы, рак ободочной и прямой кишки, рак мочевого пузыря, рак кожи, меланомы кожи.
В структуре заболеваемости приоритетные места на протяжении десятилетия занимали - рак лёгких, желудка. Таблица 15. Структура (распределение) заболеваемости, (%) место 2 место 3 место Костромская область Рак кожи - 14,5 Рак лёгких- 13,4 Рак молочной железы - 9,8 г. Кострома Рак лёгких - 16,6 Рак желудка - 15,6 Рак ободочной кишки - 9,0 Среди мужчин в структуре заболеваемости преобладают: рак желудка — 17,5%, рак лёгких - 17,5%, рак кожи - 7,5% и рак мочевого пузыря - 7,5%. За последние 5 лет заметно увеличилась доля заболеваний раком кожи и мочевого пузыря. Среди женщин по заболеваемости на 1-м месте зарегистрирован рак кожи - 20%о, на 2-м месте - рак ободочной кишки - 17,1% и молочной железы - 17,1%, на 3-м месте - рак прямой кишки - 8,5%. В 1997 году на 1-м месте находился рак молочной железы - 19,2%. За последние 10 лет значительно выросла доля коллатерального рака и рака кожи. Выявление заболеваний происходит по обращаемости, т.е. при появлении симптоматики (3-4-я стадия). Профилактически выявляется только около 5% онкологических заболеваний (кожа, молочная железа). Выявление больных с 1-2-й снизилось с 52% в 2001 году до 37%о в 2005 году. В 4 стадии выявляется в среднем 26% заболевших, и данный показатель находится на одном уровне с небольшими колебаниями. Поздно выявляется рак желудка — 33%, ободочной и прямой кишки - 50%, лёгких - 67%. Таблица 16. Структура смертности, (%) место 2 место 3 место Костромская область Рак лёгких- 18,0 Рак желудка -16,4 Рак ободочной кишки - 7,8 г. Кострома Рак лёгких- 16,6 Рак желудка -15,6 Рак ободочной кишки — 9,0 Позднее выявление заболеваний и летальность на 1 -м году наблюдения в г. Костроме ниже, чем в целом по области. Летальность за последние 10 лет снизилась во всех регионах, что, вероятно, связано с совершенствованием методов лечения. Повсеместно летальность превышает уровень позднего выявления заболеваний, что может свидетельствовать о гиподиагностике IV стадии процесса. Смертность в области и г. Костроме имеет тенденцию к снижению и находится на одном уровне. Следует обратить внимание на то что, выявилась высокая летальность на 1-м году наблюдения, высокая степень запущенности рака ободочной кишки в г. Костроме. В структуре заболеваемости среди женщин значительную долю занимает рак ободочной кишки. Болеют, в основном, женщины пожилого и старческого возраста - 60-80 лет (Статистический сборник, 2006). В целом по области и в отдельных регионах отмечается рост заболеваемости раком кожи: область — 40,4 на 100 тысяч (+ 70% за 10 лет), г. Кострома - 49,7 на 100 тысяч (+58% за 10 лет). Параллельно за последнее десятилетие увеличилась заболеваемость меланомой кожи (область +77%, г. Кострома +40,8%). Женщины болеют раком кожи чаще мужчин. В структуре заболеваемости среди женщин рак кожи в среднем составляет 20%.
Из статистических данных следует, что в структуре заболеваемости среди женщин отмечается значительная доля рака тела матки (по области — 6,1%, г. Кострома- 5,5%), а среди мужчин значительную долю занимает рак предстательной железы (по области - 6%, г. Кострома - 7,8%).
Нами дополнительно проведено исследование по выявлению связи между онкологическими нозологиями в городе Костроме и содержанием тяжёлых металлов в питьевой воде при водоподготовке по старой технологии.
Наиболее важными элементами, влияющими на онкологическую заболеваемость, являются железо, марганец и цинк в питьевой воде.
С помощью выполненного корреляционного анализа была установлена зависимость роста числа некоторых онкологических заболеваний у населения города Костромы от содержания некоторых тяжёлых металлов в воде.
Выявлено, что рак лёгких достоверно коррелирует положительно с динамикой накопления в воде железа (р=0,391), цинка (р=0,321), марганца (р=0,306); рак молочной железы коррелирует положительно с динамикой накопления в воде железа (р=0,199), марганца (р=0,702) (Прил. 3, рис. 33— 37).
Наши данные согласуются с данными таких авторов, как Крутилина, 1990; Кирилюк, 1999; Миркин, Наумова, 2002; Гейнрих, Гергт, 2003; Скальный, 2004.
Мы считаем, что данное соответствие обусловлено тем, что в период исследования (2002-2006 годы) увеличились загрязнения водоисточников тяжёлыми металлами за счет неконтролируемых залповых сбросов крупными предприятиями, а также в результате использования старого, изношенного на 80% дюкера, проложенного по дну реки Волги. Однако следует отметить, что зависимость онкологических заболеваний населения от содержания железа, цинка, марганца в питьевой воде при водоподготовке её по новой технологии не выявлена.
Эпидемиологически трудно установить зависимость между воздействием питьевой воды на человека и возникновением рака, так как недостаточна продолжительность наблюдения, скрытый период образования опухоли у человека довольно длительный, изменяется состав воды и не исключено воздействие других факторов.
Приведённые предварительные результаты по выявлению причин развития онкозаболеваний у населения от некачественной водоподготовки свидетельствуют о том, что контроль качества питьевой воды и соответствующая водоподготовка являются одной из приоритетных задач современного общества.
