Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Качество питьевой воды и здоровье человека 11
Глава 2. Современное состояние качества питьевого водоснабжения в Российской Федерации 17
Глава 3. Значение сульфатредуцирующих бактерий, а также бактерий циклов железа и марганца в формировании качества питьевой воды 22
Глава 4. Санитарно-гигиеническое значение биопленок, образующихся в водопроводных трубах 29
Глава 5. Значение водоподготовки и транспортировки в обеспечении населения качественной питьевой водой 33
Глава 6. Материалы и методы исследования 42
6.1 Общая характеристика материалов исследования 42
6.2 Экспериментальная установка из водопроводных труб, изготовленных из различных материалов 43
6.2.1 Методы определения микробиологических показателей 45
6.2.2 Методы определения органолептических и химических показателей 52
6.3 Экспериментальная установка для изучения механизма изменения качества питьевой воды 53
6.3.1 Методы исследования микроорганизмов биореактора 55
6.3.2 Методы определения химических показателей 57
6.4 Методы статистической обработки результатов исследований 60
Глава 7. Изучение качества питьевой воды в зависимости от типов водопроводных труб и режимов водопользования 62
7.1. Качество питьевой воды в режиме непрерывного тока по трубам из различных материалов 62
7.2. Качество питьевой воды в режиме прерывистого тока по трубам из различных материалов 66
7.3. Качество питьевой воды после перерыва в водопользовании 73
Глава 8. Изучение влияния микробиологических, гидрохимических и гидродинамических факторов на содержание в питьевой воде соединений железа и марганца 81
8.1. Соотношение бактериального и химического осаждения металлов. Состав биоценоза и численность железобактерий в песчаном фильтре биореактора 81
8.2. Влияние режима работы биореактора на скорость удаления металлов из воды 83
8.3. Изучение удаления из воды тяжелых металлов 89
Заключение 94
Практические рекомендации 98
Выводы 99
Список литературы 101
Приложения 120
- Качество питьевой воды и здоровье человека
- Современное состояние качества питьевого водоснабжения в Российской Федерации
- Значение сульфатредуцирующих бактерий, а также бактерий циклов железа и марганца в формировании качества питьевой воды
- Значение водоподготовки и транспортировки в обеспечении населения качественной питьевой водой
Введение к работе
Актуальность работы
Проблемы обеспечения населения качественной питьевой водой всегда были приоритетными для гигиенической науки и практики. В настоящее время большую озабоченность вызывают проблемы различных этапов питьевого водоснабжения, в том числе негативные изменения качества питьевой воды в водоразводящих системах при централизованном водоснабжении. Остается не до конца разрешенной задача получения непосредственно потребителем питьевой воды, полностью отвечающей всем санитарно-гигиеническим требованиям по химическим, микробиологическим, и органолептическим показателям [77, 78, 79, 80]. В 2008 году в среднем по Российской федерации 16,9% проб воды из водопроводной сети не соответствовало требованиям по санитарно-химическим и 5,3 % по микробиологическим показателям [74, 81].
Потребление недоброкачественной питьевой воды приводит к росту заболеваний как инфекционной, так и неинфекционной природы, связанной с химическим составом воды [5, 7, 8, 9, 13, 17, 108]. Нарушение приведенных качеств питьевой воды наблюдается при неблагополучном состоянии поверхностных водоисточников, низкой эффективности водоподготовки, а также неудовлетворительном состоянии внутренней поверхности труб водоразводящих систем [81].
Ухудшение качества питьевой воды после выхода с очистных сооружений может быть тесно связано с процессами жизнедеятельности микроорганизмов в водопроводных трубах водоразводящих систем.
Работы по изучению взаимодействия микроорганизмов с внутренней поверхностью водопроводных труб ведутся уже давно, и в настоящее время у ученых не вызывает сомнений негативное воздействие ряда микроорганизмов на техническое состояние водопроводных труб, что в свою очередь, приводит
к ухудшению качества питьевой воды. Как в нашей стране, так и за рубежом, в основном изучались процессы коррозии низколегированной углеродистой стали [92, 93, 143, 144]. Однако такие материалы как оцинкованное железо, медь и металлопластик также требуют повышенного внимания, так как они находят широкое применение в изготовлении водопроводных труб.
Изучение процессов жизнедеятельности ряда водных микроорганизмов на внутренней поверхности водопроводных труб и их влияние на качество питьевой воды требует большего внимания. В этих процессах важную роль может играть сообщество железобактерий. Считалось, что происхождение оксидов железа, образующихся на поверхности стали - это следствие электрохимических процессов коррозии стали. Однако в настоящее время установлено, что ряд окислов железа и марганца образуется в культурах железобактерий [82, 92, 93]. Железобактерии окисляют соединения этих металлов и осаждают их на внутренней поверхности водопроводных труб. При протоке воды на образовавшихся окислах железа и марганца могут адсорбироваться соединения тяжелых металлов. При остановке протока воды, снижается концентрация растворенного кислорода, что может привести к активации восстановительных процессов и вторичному загрязнению питьевой воды ранее осажденными на внутренней стенке трубы соединениями, что может негативно отразиться на органолептических, химических и микробиологических свойствах питьевой воды. В настоящее время проблема обеспечения качественного состава питьевой воды, в зависимости от типов водопроводных труб и режимов водопользования является актуальной и не достаточно изученной.
Цель работы
Гигиенически оценить влияние различных типов материалов водопроводных труб и режимов водопользования на качество питьевой воды при централизованном водоснабжении.
Задачи
Разработать две экспериментальные установки, моделирующие конечный участок водопроводной сети и песчаный биофильтр.
Изучить качество питьевой воды, протекающей в различных типах водопроводных труб по органолептическим, химическим и микробиологическим показателям в различных режимах водопользования.
Провести количественное изучение приоритетных групп микроорганизмов, оказывающих негативное действие на качество питьевой воды, транспортируемой в водопроводных трубах из различных материалов.
Определить тип водопроводной трубы, наиболее и наименее обеспечивающей гигиеническую надежность питьевой воды.
Исследовать механизм изменения качества питьевой воды в условиях переменного режима водопользования.
Научная новизна
Впервые проведено комплексное исследование изменения качества питьевой воды при централизованном водоснабжении, в зависимости от типа водопроводных труб. Установлены изменения качества питьевой воды в зависимости от режима водопользования в различных типах водопроводных труб по органолептическим, химическим и микробиологическим показателям. Исследован механизм увеличения в питьевой воде концентраций соединений железа, марганца и тяжелых металлов.
Практическая значимость исследования
Получены новые научные результаты, которые позволяют обосновать с санитарно-гигиенической позиции использование оптимальных видов труб водоразводящих систем. Результаты исследования показали, что один из способов оптимизации процессов удаления металлов из питьевой воды состоит в создании и поддержании благоприятного для бактериальных окислительных процессов кислородного режима аэрации и, что особенно важно, в предотвращении застойных явлений на песчаных фильтрах. Практическое использование полученных результатов будет служить обеспечению лучшего качества питьевой воды и сохранению здоровья населения.
Внедрение в практику
Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе со студентами на кафедре гигиены и основ экологии человека ГОУ ВПО РГМУ Росздрава, на кафедре микробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, а также на кафедре биохимии и физиологии клетки ГОУ ВПО ВГУ Росздрава. В ИНМИ РАН, а также в ГОУ ВПО ВГУ Росздрава материалы исследования используются при разработке биологических методов очистки питьевой воды.
Апробация результатов исследования
Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на совместной научно-практической конференции кафедры гигиены и основ экологии человека и отдела экологии и токсикологии НИИ ФПБМИ ГОУ ВПО РГМУ Росздрава 28.01.2010 г. Материалы исследования доложены и обсуждены на:
1. Межвузовской научно-практической конференции, посвященной 125-летию
кафедры общей гигиены ММА им. И. М. Сеченова «История становления и
развития отечественной гигиенической науки и практики» 6 ноября 2009 г.
2. Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей
среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ на базе НИИ экологии человека и
гигиены окружающей среды им А.Н. Сысина РАМН по теме:
«Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования
биологических факторов в гигиене окружающей среды», посвященному 65-
летию Российской академии медицинских наук и 130-летию со дня рождения
А.Н. Сысина 17.12.2009 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 2 статьи в журналах, рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа изложена на 121 странице машинописного текста, состоит из введения, пяти глав обзора литературы, описания методов исследования, двух глав собственных исследований, заключения, практических рекомендаций и выводов. Список литературы включает 121 работу отечественных и 57 работ зарубежных авторов. Материал диссертации иллюстрирован 24 таблицами, 5 рисунками, включает 2 приложения.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Режим непрерывного протекания по изученным водопроводным трубам, выполненным из различных материалов, обеспечивает сохранение
качества питьевой воды соответствующего требованиям СанПиН 2.1.4. 1074-01.
2. После перерыва в водопользовании существенно ухудшаются некоторые
органолептические показатели, а также показатели безвредности по
химическому и микробиологическому составу. Возрастают значения
цветности, мутности, привкуса, концентрации железа и марганца, а
также общего микробного числа за счет железо- и марганецокисляющих
бактерий.
3. В условиях прерывистого протекания ни одна из изученных труб, не
обеспечивала сохранения качества питьевой воды, соответствующего
требованиям СанПиН 2.1.4. 1074-01. Наименьшее отрицательное
влияние на качество питьевой воды оказывал ее проток по оцинкованной
трубе, наибольшее - по стальной.
Механизм значительного увеличения концентрации соединений железа и марганца в питьевой воде в переменном режиме водопользования заключается в дефиците растворенного кислорода, что приводит к активации восстановительных процессов бактерий циклов железа и марганца.
Одним из направлений совершенствования работы существующих и разрабатываемых способов водоочистки при централизованном водоснабжении является оптимизация кислородного режима работы биофильтров.
Выражаю глубокую благодарность академику РАМН, доктору медицинских наук, профессору Пивоварову Юрию Петровичу, а также доктору биологических наук, профессору Дубининой Галине Алексеевне за консультативную помощь при выполнении настоящей работы.
ЧАСТЬ I
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Качество питьевой воды и здоровье человека
Во многих исследованиях, проводимых как в нашей стране, так и за рубежом, установлена взаимосвязь между качеством потребляемой питьевой воды и здоровьем населения. Питьевая вода является не только источником поступления в организм макро- и микроэлементов, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека. Вместе с водой в организм поступают химические вещества и микробные агенты, которые могут негативно воздействовать на состояние здоровья [2, 13, 39, 40, 52, 55, 64, 67, 77].
В настоящее время имеется объем научных исследований, в которых рассматривается связь заболеваемости органов пищеварения, сердечнососудистой, эндокринной, мочевыделительной систем человека с качеством питьевой воды [7, 8, 12,17, 66].
Достаточно хорошо изучены эпидемиологические аспекты, а именно роль водного фактора в распространении инфекционных и паразитарных заболеваний [4, 5, 8, 26, 44, 45, 70, 78, 84, 86, 89, 106].
Основными источниками заражения воды являются бытовые сточные воды. Почти все кишечные вирусы могут попадать с ними в водоем, где наиболее резистентные из вирусов выживают в речной воде до года [16, 69, 71, 76, 87, 96]. Риск для здоровья, связанный с наличием в воде токсических химических веществ, существенно отличается от риска, вызванного микробиологическим загрязнением. Различие состоит в том, что большинство химических загрязнителей как правило не вызывают острых отравлений, а проявляют свое токсическое действие лишь при длительном воздействии.
Однако этот факт никак не снижает важность проблемы химического загрязнения питьевой воды, так как последствия для здоровья человека в этой ситуации могут быть негативными.
Отсутствие надлежащей охраны водоисточников и эффективной очистки воды создает угрозу воздействия на население токсических веществ, приводит возникновению эпидемических вспышек инфекционных заболеваний, передающихся водным путем [8, 26].
Цветность воды, как органолептический показатель, имеет большое эстетическое значение для потребителя. Цветность питьевых и природных вод может быть вызвана, как присутствием гуминовьгх веществ, так и комплексных соединений железа, цинка, марганца. Имеются материалы, характеризующие взаимосвязь между уровнем цветности и образованием хлороформа [9, 11, 14, 49, 68, 90]. При этом данные ряда авторов свидетельствуют о необходимости разработки мероприятий, направленных на снижение мутагенного w канцерогенного риска, возникающего при хлорировании природных вод [63].
Вынужденное использование населением питьевой воды с высоким, содержанием хлоридов и сульфатов, превышающим норматив в 3—5 раз, без соответствующей водообработки определяет повышенный уровень заболеваемости желчно- и мочекаменной болезнями, болезнями сердечнососудистой системы [13]. Повышенные концентрации в питьевой воде сульфатов, хлоридов, увеличение общей жесткости провоцируют рост функциональных расстройств желудка и аллергических заболеваний [13, 99, 100,101,117].
Широко известны факты положительной корреляции уровня химического загрязнения питьевой воды нитратами, марганцем, солями тяжелых металлов и распространенностью гастритов, урологических заболеваний [11, 13, 14, 18, 21,54,62,101].
При изучении воздействия соединений железа на организм человека, было установлено, что избыток железа может оказать токсическое влияние на печень, селезенку, головной мозг, усилить воспалительные процессы, привести к дефициту меди и цинка. При содержании железа в воде в концентрациях более 1 мг/л у людей, потребляющих такую воду, появляются зуд, сухость и шелушение кожи, а при концентрациях от 2,4 до 5 мг/л — кожные высыпания и повышенная аллергизация. При больших концентрациях железа происходит нарушение функции печени и, как следствие этого, снижение сульфгидрильных групп в сыворотке крови [7, 8, 49, 57, 58, 59, 108].
В свою очередь, при низком содержании железа в пище и воде отмечаются гипохромные анемии, миогемоглобиндефицитные кардиопатии и атония скелетных мышц, воспалительные и атрофические изменения полости рта, эзофагопатии, хронические гастродуодениты, а также иммунодефицитные состояния. Наиболее распространены скрытые железодефицитные состояния, например обеднение организма железом без развития анемии. Одной из причин развития железодефицитных состояний является поливитаминная недостаточность и, в первую очередь, недостаточность витамина С. Дефицит аскорбиновой кислоты ухудшает абсорбцию железа и усвоение его организмом [27, 57].
Повышенное содержание железа, при низких значениях рН, характерных для систем питьевого водоснабжения, приводит к выпадению нестабильных растворимых солей двухвалентного железа в виде нерастворимого осадка гидроксида железа, который оседает в распределительной системе, снижая ток воды, способствуя заиливанию водопроводов и провоцируя рост и размножение железобактерий [82, 92, 93, 123, 129, 130].
Процессы коррозии труб способствуют насыщению водопроводной воды солями железа. Концентрация железа в разводящей водопроводной сети, по данным наблюдений, на тупиковых участках и участках с малым водоразбором может достигать 4 мг/л.
Если в ранее проводившихся исследованиях не прослеживалась значимость содержания марганца в питьевой воде для здоровья населения, и гигиеническое значение марганца в воде рассматривалось с позиции изменения органолептических свойств воды, то в настоящее время рядом авторов отмечается, что уже в концентрациях 0,1—0,6 мг/л марганец обладает общетоксическим, эмбриотоксическим и мутагенным действием.
Современное состояние качества питьевого водоснабжения в Российской Федерации
Питьевая вода является необходимым элементом жизнеобеспечения населения, от бесперебойности ее поступления и качества воды во многом зависит уровень санитарно-эпидемиологического благополучия территории и состояние здоровья людей [76, 81, 80, 79, 114, 120, 121].
В Российской Федерации существуют серьезные проблемы в области хозяйственно-питьевого водопользования, более того, за последние десятилетия ситуация не стабилизировалась, качество питьевой воды продолжает быть неудовлетворительным в ряде административных территорий [20, 28, 51, 113, 74, 81].
В 2008 г. по сравнению с 2007 г. ситуация с состоянием как подземных, так и поверхностных источников централизованного питьевого водоснабжения и качеством воды в местах водозабора существенно не изменилась и продолжает оставаться неудовлетворительной. В целом по Российской Федерации не соответствовало санитарным правилам и нормативам 38.8 % поверхностных источников питьевого водоснабжения и 17.0 % подземных.
Доля источников централизованного питьевого водоснабжения, не имеющих зон санитарной охраны, снизилась: поверхностных водоисточников с 33.9 % в 2007 году до 32.8 % в 2008; подземных водоисточников - с 14.3 % в 2007 г. до 13.7% в 2008 г.
В последние годы отмечается уменьшение биологического загрязнения источников централизованного водоснабжения. Доля проб воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям за последние 4 года снизилась на 25 % [74, 81].
В 2008 году в 36 субъектах Российской Федерации отмечалось превышение среднего всероссийского уровня доли проб воды из источников централизованного питьевого водоснабжения, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, в 19 из них доля проб, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, превышала среднероссийский показатель в 1.5 и более раз. В г. Москва в 2008 году доля проб воды из источников централизованного питьевого водоснабжения, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, составила 77 % [74].
К территориям, в которых доля проб воды из источников централизованного питьевого водоснабжения, не соответствующих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, выше среднего показателя по Российской Федерации, относятся 33 субъекта, среди них г. Москва (10.8 %) [74, 81].
Доля водопроводов из подземных источников в Российской Федерации, не соответствующих санитарным нормам и правилам, в 2008 г. составила 18.5 %. Среди водопроводов из поверхностных источников в 2008 году не соответствовали санитарным нормам и правилам 45.8 %.
Качество воды после водоподготовки по санитарно-химическим показателям продолжает оставаться неудовлетворительным. В 2008 году в 16.8 % проб воды из водопроводной сети не соответствовало гигиеническим требованиям. Ежегодно употребляют питьевую воду централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, не отвечающую гигиеническим нормативам по содержанию химических веществ, более 10 миллионов человек.
К числу приоритетных веществ, загрязняющих питьевую воду за счет поступления из источника водоснабжения, загрязнения в процессе водоподготовки и транспортировки в системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в 2008 году, как и в прошлые годы, были отнесены железо, марганец и их соединения [74, 81].
Питьевую воду централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, не отвечающую санитарным правилам и нормативам по содержанию патогенных и условно-патогенных бактерий, потребляли более 19 миллионов человек.
В 2008 году, как и в предыдущие годы, основными причинами ухудшения качества питьевой воды являлись: продолжающееся антропотехногенное загрязнение поверхностных и подземных вод, факторы природного характера, в том числе повышенное содержание в воде водоносных горизонтов соединений железа и марганца, отсутствие или ненадлежащее состояние зон санитарной охраны водоисточников, использование старых технологических решений водоподготовки в условиях ухудшения качества воды и снижения класса источника водоснабжения, рассчитанного на использование традиционных схем очистки воды, негативная обстановка с тампонажем и консервацией недействующих артезианских скважин, низкое санитарно-техническое состояние существующих водопроводных сетей и сооружений, отсутствие специализированной службы по эксплуатации водопроводных сооружений, осуществление производственного контроля в сокращенном объеме, нестабильная подача воды [74, 81].
Большое количество жителей нашей страны потребляют питьевую воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям. Хотя в среднем по стране одним жителем, пользующимся водопроводной водой, потребляется около 300 литров воды в сутки, против 150-200 литров, приходящихся в среднем на жителя крупных городов Западной Европы, ряд регионов страны страдает от недостатка питьевой воды и отсутствия связанных с этим надлежащих санитарно-бытовых условий [74, 81, 28, 51, 75, 79,113]. Потребление населением недоброкачественной питьевой воды, ее недостаток в значительной степени определяют соматическую и инфекционную заболеваемость в стране, что, возможно, является одной из причин отставания России от развитых стран по качеству и продолжительности жизни.
Ухудшение качества питьевой воды в части регионов России связано с прогрессирующим загрязнением водоисточников, следствием чего стало то, что лишь малая часть водоисточников отвечает требованиям, на которые рассчитаны традиционные технологии водоподготовки. Кроме того, ухудшение качества питьевой воды связывают с низким уровнем внедрения современных технологий водоочистки, высокой изношенностью разводящих сетей, недостатком либо избытком в водоисточниках биогенных элементов, оказывающих влияние на здоровье населения [17, 38, 36, 78, 79, 80, 81].
Отправной точкой для организации системы питьевого водоснабжения в нашей стране является обеспечение требований к качеству питьевой воды, предъявляемых СанПиН 2.1.4.1074-01 на выходе ее из водоочистных сооружений и точках водоразбора: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства [98]. Определяющими моментами для создания системы водоснабжения, удовлетворяющей гигиеническим и потребительским требованиям, являются оптимальный выбор водоисточника и технологии водоочистки в соответствии с качеством и количеством исходной воды.
Значение сульфатредуцирующих бактерий, а также бактерий циклов железа и марганца в формировании качества питьевой воды
В нашей стране и за рубежом особое значение придают изучению взаимодействия микроорганизмов с металлическими и неметаллическими, материалами, являющимися в настоящее время альтернативой стальным трубопроводам. Проводилось исследование жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий Desulfovibro desulfuricans, распространенных и в наших трубопроводах. Для сравнения были выбраны два материала: нержавеющая сталь марки 304 и неметаллический материал полиметилметакрилат. Оба были включены в систему, имитирующую участок водопроводной сети с постоянным током воды. Биопленки Desulfovibro desulfuricans активно образовывались на поверхности стали и имели значительную метаболическую активность. На поверхности полиметилакриллата биопленки образовывались значительно медленнее. Механизмы коррозии стали 304 заключаются в ослаблении поверхностного слоя металла и высвобождении соединений железа и никеля, что благоприятно влияет на метаболизм сульфатредуцирующих бактерий и способствует их дальнейшему размножению. Это приводило к возрастанию концентрации ионов железа и никеля в питьевой воде, превышающее допустимые величины, что не могло не отразиться на качестве питьевой воды. В отличие от стали, полиметилакриллат не содержал металлов и не способствовал росту микроорганизмов [147].
Значительная роль биокоррозии стальных трубопроводов в иностранной литературе отводится марганецокисляющим микроорганизмам. Исследования взаимодействий этих бактерий со сталью типа 304 показали, что процессы коррозии несколько отличаются от вызываемой сульфатредуцирующими бактериями, но построены также на электрохимических принципах. Исследователями была построена система труб, выполненных из стали типа 316L, с постоянным и переменным током воды. Были изучены процессы коррозии, в которых наряду с сульфатредуцирующими бактериями принимали участие и железо- и марганецокисляющие, а в частности представители рода Leptothrix. Эти микроорганизмы активно извлекали ионы магния на стыке поверхностей биопленки и стали, что приводило не только к коррозии самой стали, но и к изменению химического состава воды, в которой активно повышались концентрации как самих ионов металлов, так и их растворимых оксидов [143, 146].
Попытки повлиять на ход коррозии стали путем добавления в сплав других металлов, например, меди или молибдена, показали, что присутствие этих металлов в составе стали препятствует адгезии микроорганизмов в начальный период колонизации поверхности приблизительно в течение 48 часов, но затем этот эффект исчезает, вследствие чего начинается процесс активной биокоррозии [144, 159].
Изучалось влияние скорости тока воды на процесс биокоррозии стали. В частности изучалось изменение скорости метаболизма марганецокисляющих бактерий Pedomicrobium manganicum. При скорости тока воды 0,5 м/с микроорганизмы активно окисляли магний, но при скорости 0,01 м/с процесс окисления затухал. Это может быть свидетельством недостаточного поступления кислорода, что приводило к затуханию окислительных процессов. Эти данные могут быть полезными при разработке способов регулирования кислородного режима в водопроводных трубах, что может благоприятно сказаться на качестве питьевой воды, ввиду снижения активности микроорганизмов [165].
Немалый интерес исследователей вызывает изучение коррозии стальных трубопроводов и при горячем водоснабжении. В настоящее время вопрос о предохранении трубопроводов теплосети от наружной коррозии в больших городах, таких как Москва, не является столь актуальным, как борьба с внутренней коррозией. Распространение бактерий в условиях высоких температур и высоких значений рН среды, свойственных теплосетям, а также вклад бактерий в коррозионные процессы, протекающие внутри труб, до сих пор мало исследованы. Исследования показали, что внутри трубопроводов подающих и обратных магистралей теплосетей различного типа были распространены мощные многослойные отложения, носящие характер бугристых образований. Элементный и минералогический анализы отложений выявили, что верхние слои преимущественно состоят из аморфных и кристаллических окислов железа разной структуры, под ними располагались темные слои магнетита и сидерита. И в воде, и в отложениях трубопроводов были найдены различные группы термофильных коррозионно-опасных микроорганизмов круговорота железа и серы. Таковыми в частности являются микроаэробные железобактерии. Аэробные железоокисляющие бактерии удаляют Fe2+, ускоряя анодное растворение железа. Микрозональное развитие железоокисляющих бактерий в отложениях приводит к их разрыхлению, увеличению пористости, потреблению кислорода и неравномерному поступлению последнего к металлу, что стимулирует кислородную локальную коррозию. Анаэробные железовосстанавливающие бактерии из соединений трехвалентного железа образуют Fe , которое затем при взаимодействии с Fe3+ преобразуется в магнетит, содержащий Fe2+ и Fe3+, последний осаждается в виде пленки с различной степенью рыхлости и пористости [118]. Плотный, хорошо сцепленный с металлом магнетит при определенных условиях обладает защитными, антикоррозионными свойствами, но в некоторых случаях значительно сужает просвет трубы. То есть железобактерии разлагают органические вещества с образованием перекисей. Последние окисляют двухвалентные ионы железа, имеющиеся на поверхности стали, что в конечном итоге приводит к формированию окислов железа и нарушению целостности внутренней стенки трубы [82, 92, 93, 123].
Значение водоподготовки и транспортировки в обеспечении населения качественной питьевой водой
Процессы водоподготовки и водотранспортировки являются основными в обеспечении населения качественной питьевой водой.
Планируемая глубина очистки на водоочистных сооружениях диктуется степенью загрязнения исходной воды. Выбор технологии очистки воды водоисточника для получения воды питьевого качества производится в зависимости от характера водоисточника, качества воды в нем и оценки санитарного состояния водосборных территорий.
Современные технологии предполагают не ограничиваться традиционными методами очистки, такими как осветление, фильтрация, отстаивание, а использовать методы углубленной очистки: мембранные технологии, электродиализ, электролиз, многоступенчатое фильтрование, методы биологической и окислительно-сорбционной очистки [3,41].
Вместе с тем, часть коммунальных водопроводов по Российской Федерации не имеют необходимого комплекса водоочистных сооружений, в том числе более четверти коммунальных водопроводов, питающихся из открытых водоисточников. Некоторые из коммунальных водопроводов, подающих населению воду из открытых водоисточников, не имеют обеззараживающих установок [74, 80, 81, 109].
Высокая природная и, особенно, антропогенная загрязненность исходной воды предполагает увеличение расхода реагентов на станциях водоподготовки и, как следствие, присутствие их остаточных количеств в питьевой воде. нарастает. Исследованиями доказано негативное влияние используемых в практике водоочистки ряда реагентов на качество воды и здоровье населения [109].
Для решения проблемы с обесцвечиванием высокоцветных поверхностных вод, актуальной для водопроводов из поверхностных источников России, в настоящее время возможен метод биоокисления на гранулах активированного угля с предварительным озонированием. Этот метод эффективен и для очистки поверхностных вод с высоким антропогенным загрязнением. Он объединяет в себе три технологических режима — окисление, фильтрацию и сорбцию и позволяет снизить расход традиционных реагентов [128].
Использование окислителей при очистке питьевой воды позволяет не только значительно ускорить процесс образования нерастворимых гидроксидов марганца, железа и других металлов, но и попутно решать проблемы очистки воды от загрязнителей органического происхождения, обеззараживания воды и ее дезинфекции.
В процессе водообработки применяются окислители: хлор и некоторые его соединения, перманганат калия, кислород, озон, перекись водорода. Хлорирование воды при ее осветлении, дезинфекции - наиболее распространенный процесс водоподготовки в нашей стране. Хлорируют воду не только из открытых источников, но и из почти всех артезианских скважин. Наряду с очевидными плюсами данного метода обеззараживания, такими как его дешевизна, доступность, пролонгированное обеззараживающее действие хлора в водопроводной сети, имеются и существенные недостатки. Например, отсутствие гарантии полного уничтожения в воде, обработанной хлором или его препаратами в регламентированных дозах, патогенных и условно патогенных вирусов (энтеровирусы, аденовирусы, поливирусы), а также образование с присутствующими в воде органическими включениями хлорорганических соединений, негативно сказывающихся на здоровье населения, потребляющего такую воду. Проблема вторичных продуктов хлорирования воды, обладающих канцерогенным действием, является особенно актуальной для России, поскольку в половине городов питьевая вода не соответствует гигиеническим требованиям по содержанию индикаторного галоформного соединения - хлороформа [36].
Озон является высокоэффективным окислителем в процессе деманганации и деферризации воды. В последнее время в качестве альтернативы хлорированию воды на многих водоочистных станциях применяется озонирование. Несомненно, озон обладает более выраженным инактивирующим действием по отношению к вирусам. Озон, как и хлор, способен обесцвечивать воду, он устраняет запахи, окисляет железо и марганец, медь, алюминий, цинк, улучшает процессы флокуляции. Вместе с тем, процесс обеззараживания воды озоном зависим от концентрации микроорганизмов и температуры воды, из-за быстрого окисления озона обеззараживание зачастую остается незавершенным, озон не обладает пролонгированным обеззараживающим действием в сетях [179].
Преимущества процесса озонирования заключаются в компактности озонаторных установок, отсутствии громоздкого реагентного хозяйства, возможности полной автоматизации процесса. Озонаторные станции функционируют во многих странах. В нашей стране в практике водоочистки озон широко не применяется из-за высокой стоимости озонаторных установок. Еще одним способом обеззараживания, используемым в технологических схемах водоочистки, является обработка воды ультрафиолетовыми лучами. Наряду с бесспорными достоинствами, прежде всего безопасностью для потребителя, он имеет тот же недостаток, что и озонирование, а именно отсутствие пролонгированного обеззараживающего действия. В связи с этим для защиты системы транспортировки воды предлагается вводить технологические узлы обеззараживания воды непосредственно перед подачей ее потребителю из магистральной сети [71, 72, 73].
![Гигиеническая оценка условий учебно-боевой деятельности и состояния здоровья личного состава Воздушно-десантных войск по призыву [Электронный ресурс]](/i/i/4438/213182.png "Гигиеническая оценка условий учебно-боевой деятельности и состояния здоровья личного состава Воздушно-десантных войск по призыву [Электронный ресурс] Колесниченко Павел Леонидович")
