QUALITY OF DRINKING WATER IN MINING AREAS

Abstract


The paper presents the results of a drinking water quality study in towns located in the mining areas of the Republic of Bashkortostan, The Russian Federation. The objects of the study were underground water supply sources and water distribution networks of the towns of Uchaly, Sibay, and Baimak. In total, 30 water wells were examined, and five water samples were collected from the water distribution network in each town. The water quality indicators were pH, solid residue, total hardness, copper content, zinc content, iron content, and manganese content. The water quality in water distribution networks corresponded to the permissible limits according to environmental and sanitary regulations, except for the increased iron contentprobably due to corrosion of water supply pipelines. The water quality in non-centralized water supply (wells) in some areas failed to meet the sanitary standards. Priority indicators of water pollution were increased hardness and mineralization, high content of iron and manganese. To provide the residents with high-quality drinking water, it is proposed to make a complete inspection of centralized and non-centralized water sources not only within the towns, but also in the neighbouring communities. It is necessary to install filtration plants, primarily to reduce the iron content, in roder to bring the water taken from the wells for household and drinking purposes to the standard quality.

Full Text

Введение Зауральская зона Республики Башкортостан (РБ) расположена на юго-востоке республики и узкой полосой тянется с севера на юг вдоль границ с Челябинской и Оренбургской областями. В данном регионе, занимающем 27,9% площади Республики, проживает 354 134 человек, из которых 116 225 (32,8%) - жители городов Сибай, Баймак и Учалы. Основными градообразующими предприятиями являются горнорудные комбинаты (Учалы, Сибай) и обрабатывающие производства (Баймак). Горнорудный кластер Зауралья Республики Башкортостан представлен медноколчеданными месторождениями в Учалинском, Баймакском, Сибайском и Бурибай-Маканском рудных районах. Бурное развитие в регионе горнодобывающей и рудоперерабатывающей промышленности привело к образованию многочисленных карьеров, отвалов вскрышных пород, хвостохранилищ. Отходы, поступающие в процессе функционирования горнодобывающих и перерабатывающих предприятий, вызывают нарушение устойчивого равновесия в природных экосистемах и негативно отражаются в различных природных средах (Опекунов, Опекунова 2013; Суюндуков и др. 2014), что стало одной из актуальных экологических проблем региона. Мощное техногенное воздействие испытывает и водная среда, что создает проблему обеспечения населения качественным водоснабжением. Проведенные ранее исследования химического состава питьевой воды ряда юго-восточных районов Республики Башкортостан позволили заключить, что содержание тяжелых металлов в большинстве случаев находится в пределах допустимых концентраций. В то же время в ряде случаев концентрация железа и марганца значительно превышала нормативные значения (Рафикова и др. 2016). Использование населением воды, не соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям, может способствовать ухудшению здоровья. Целью данной работы являлось изучение источников питьевого водоснабжения и определение качества питьевой воды городов юго-восточного горнорудного региона Башкортостана. Материалы и методы Объектом исследования послужили подземные источники водоснабжения и распределительная водопроводная сеть хозяйственно-питьевого водоснабжения городов Учалы, Сибай и Баймак, расположенные на территории горнорудных районов Зауралья Республики Башкортостан. Всего исследованиями было охвачено около 30 скважин и распределительная водопроводная сеть хозяйственно-питьевого водоснабжения, из которой было отобрано по 5 образцов воды в каждом городе. Химический анализ воды проводили в центральной химической лаборатории Сибайского филиала Учалинского горно-обогатительного комбината в соответствии с методами, приведенными в таблице 1. Таблица 1 Методы определения показателей качества питьевой воды Перечень контролируемых показателей Единица измерения НД на методику испытаний Водородный показатель ед. рН ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 Сухой остаток мг/дм³ ПНД Ф 14.1:2.114-97 Медь мг/дм³ ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Цинк мг/дм³ ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Железо общее мг/дм³ ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Марганец мг/дм³ ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Жесткость общая Ж ПНД Ф 14.1:2.98-97 Анализ заболеваемости населения проведен с использованием ежегодных статистических отчетов лечебно-профилактических учреждений г. Сибай. Результаты и обсуждение Для питьевой хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 5,9 до 9,0 (СанПиН 2.1.4.1074-01). Результаты анализа подземных источников водоснабжения (скважин) в разных городах показали, что значения данного показателя варьируют в интервале от 6,67 до 7,37 и соответствуют действующим нормативам (табл. 2). Жесткость воды отражает суммарное содержание ионов кальция и магния. Жесткая вода мало пригодна для хозяйственно-бытовых нужд. По результатам наших исследований, в городах Сибай и Учалы показатель жесткости воды находится в пределах нормы. В г. Баймак его значение составляет в среднем 8,95, что значительно превышает норму и свидетельствует о высокой жесткости воды подземных источников. Величина сухого остатка является обобщенным показателем качества воды, характеризующим общее содержание растворенных в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений и свидетельствующим о степени минерализации воды. По данным Г.Г. Онищенко (1999), содержание в воде солей хлористоводородной кислоты, калия, натрия и ионов тяжелых металлов способствует повышенному уровню ее минерализации. Для поверхностных вод водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования эта величина не должна превышать 1000 мг/л. Исследованиями выявлено, что вода со скважин гг. Сибай и Баймак характеризуется повышенной минерализацией (более 1000 мг/л). Таблица 2 Показатели питьевой воды в городах горнорудных территорий Показатели Норма СанПиН 2.1.4.1074-01 г. Сибай г. Баймак г. Учалы скважины водопроводная сеть скважины водопроводная сеть скважины водопроводная сеть Водородный показатель, ед. pH 5.9-9.0 6,95 7,01 6,67 6,87 7,37 6,6 Жесткость общая, ж не более 7,0 6,54 4,55 8,95 4,00 6,15 2,40 Сухой остаток, мг/дм3 не более 1 000 1088,3 298,1 1787,6 280,4 551,3 452,2 Медь, мг/дм3 не более 1,0 0,015 0,015 0,02 0,016 0,026 0,002 Цинк, мг/дм3 не более 5,0 0,25 0,16 0,18 0,14 0,16 0,06 Железо общее, мг/дм3 не более 0,3 2,53 0,92 2,03 1,03 0,95 0,94 Марганец, мг/дм3 не более 0,1 0,034 0,009 0,120 0,009 0,012 0,016 Исследуемый регион характеризуется сложным геолого-геоморфологическим строением, особенностью которого является формирование естественных геохимических аномалий (Добровольский 2003; Папян и др. 2018). Такая особенность отразилась в повышенном содержании тяжелых металлов во всех компонентах природно-территориальных комплексов, в том числе и в воде. Наиболее частыми загрязнителями являются медь, цинк, железо и марганец, в связи с чем нами исследовано содержание этих металлов в питьевой воде. Выявлено, что среднее содержание меди не превышало 0,026 мг/дм3 при допустимой норме не более 1,0 (СанПиН 2.1.4.1074-01). Концентрация цинка в воде также была ниже допустимых значений. В то же время следует отметить более высокое содержание меди и цинка в воде из скважин по сравнению с водопроводной водой. Результаты исследования питьевой воды также свидетельствуют о высоких концентрациях железа, превышающих установленные ПДК (не более 0,3мг/л) по СанПиН 2.1.4.1074-01. Так, в гг. Баймак и Сибай содержание данного химического элемента в воде скважин составляет 6,7-8,4 ПДК, в водопроводной воде - 3 ПДК. Видимо, наряду с естественным повышенным содержанием железа в подземных источниках воды, это обусловлено также и состоянием водопроводных сооружений из металлической трубы, часть из которых подвергается процессам коррозии. Марганец поступает в воду из загрязненных водоисточников в результате выщелачивания железомарганцевых руд. ПДК для марганца в питьевой воде составляет 0,1 мг/л. Выявлено повышенное содержание марганца (1,2 ПДК) в воде из скважин в г. Баймак. Согласно Н.В. Канатниковой и В.Р. Кочкареву (2008), использование в питьевых целях воды с содержанием большого количества железа может оказывать раздражающее действие на кожу, вызывает гемохроматоз и аллергию, повышенное содержание марганца оказывает негативное влияние на центральную нервную систему. Ранее в работах Р.А. Сулейманова с соавторами (2006), З.С. Терегуловой с соавторами (2009) был проведен анализ качества воды сельских населенных пунктов горнорудных территорий РБ, где расчеты органолептических, неканцерогенных и канцерогенных рисков, обусловленных употреблением питьевой воды, доказывают вероятное влияние источников воды на состояние здоровья населения. Р.Ф. Абрахмановым (2007) также показано, что некоторые заболевания людей обусловлены особенностями химического состава воды и почвы. По мнению ряда авторов, жители горнорудных провинций представляют собой субпопуляцию высокого экологического риска и нуждаются не только в комплексной профилактике, но и в медико-экологической и эндоэкологической реабилитации (Терегулова и др. 2009; Семенова и др. 2011; Семенова и др. 2015; Semenova et al. 2016). В связи с этим нами проведен анализ заболеваемости детей города Сибай в сравнении со средними показателями по республике (рис. 1). Рис. 1. Заболеваемость детей города Сибай за 2015-2017 гг. Из представленных диаграмм очевидно, что заболеваемость детей и подростков с каждым годом возрастает. За последние два года резко возросли показатели болезни крови и врожденные аномалии. В целом показатели заболеваемости города Сибай несколько раз превышают среднереспубликанские уровни. Заключение Результаты исследований свидетельствуют, что показатели качества воды централизованных источников водоснабжения в юго-восточном горнорудном регионе Республики Башкортостан находятся в пределах санитарно-гигиенических нормативов за исключением содержания общего железа, что, видимо, связано с поступлением его в воду в результате коррозии водопроводных конструкций. В то же время качество воды нецентрализованного водоснабжения (из скважин) на отдельных территориях не удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормативам. В городах Сибай и Баймак вода из скважин характеризуется повышенной жесткостью и минерализацией, высоким содержанием железа и марганца. В водоисточниках г. Учалы наблюдается повышенное содержание железа. Значительная часть населения городов Зауралья использует для питья воду, не отвечающую санитарным нормам. Результаты исследований ряда ученых РБ доказывают, что потребление воды в регионе сказывается на состоянии здоровья населения. Анализ заболеваемости населения города Сибай выявил превышение его показателей в несколько раз по сравнению с республиканским уровнем. Полученные результаты диктуют необходимость проведения мероприятий по обеспечению жителей качественной питьевой водой. Необходима полная инвентаризация централизованных и нецентрализованных водоисточников не только в черте городов, но и на территории прилегающих к ним населенных пунктов. Для использования воды из скважин для хозяйственно-питьевых целей необходима ее дополнительная очистка на фильтрационных установках, в первую очередь от высокого содержания железа.

About the authors

R. F Khasanova

Sibaysky Branch of Institute for Strategic Studies of the Republic of Bashkortostan


Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Leading Researcher

Ya. T Suyundukov

Sibaysky Branch of Institute for Strategic Studies of the Republic of Bashkortostan


Doctor of Biological Sciences, Deputy Director, Chief Researcher

I. N Semenova

Sibaysky Branch of Institute for Strategic Studies of the Republic of Bashkortostan


Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Senior Researcher

Yu. S Rafikova

Sibaysky Branch of Institute for Strategic Studies of the Republic of Bashkortostan


Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher

References

  1. Абдрахманов Р. Ф., Чалов Ю. Н. 2007. Пресные подземные воды Башкортостана. Уфа: Информреклама.
  2. Добровольский В. В. 2003. Основы биогеохимии: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия.
  3. Канатникова Н. В., Кочкарев В. Р. 2008. Тяжелые металлы в питьевой воде и их характеристика // Ученые записки 10-14.
  4. Онищенко Г. Г. 1999. Вода и здоровье // Экология и жизнь 4.
  5. Опекунов А. Ю., Опекунова М. Г. 2013. Геохимия техногенеза в районе разработки Сибайского медно-колчеданного месторождения // Записки Горного института 203, 196-204.
  6. Папян Э. Э., Опекунова М. Г., Петрова А. С. 2018. Биоиндикационные критерии ландшафтно-экологического районирования природных комплексов Башкирского Зауралья в зоне воздействия горнорудных предприятий // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии 27(3), 59-66.
  7. Рафикова Ю. С., Семенова И. Н., Биктимерова Г. Я. 2016. Содержание тяжелых металлов в питьевой воде юго-восточных районов Республики Башкортостан // Естественные и технические науки 1(91), 20-23.
  8. Санитарные нормы и правила СанПиН 2.1.4.1074-01. 2001. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. М.: Минздрав РФ, 89.
  9. Семенова И. Н., Рафикова Ю. С., Дровосекова И. В., Муллагулова Э. Р. 2015. Элементный статус населения горнорудного региона (на примере Зауральской зоны Республики Башкортостан) // Микроэлементы в медицине 16(2), 47-51.
  10. Семенова И. Н., Рафикова Ю. С., Ильбулова Г. Р. 2011. Воздействие предприятий горнорудного комплекса Башкирского Зауралья на состояние природной среды и здоровье населения прилегающих территорий // Фундаментальные исследования 1, 29-34.
  11. Семенова И. Н., Янтурин С. И., Кужина Г. Ш., Боброва О. Б. 2016. Экологический мониторинг техногенного загрязнения почв и снежного покрова тяжелыми металлами методом биотестирования // Экология и промышленность России 20(2), 43-47.
  12. Сулейманов Р. А., Бакиров А. Б., Валеев Т. К., Рахматуллин Н. Р., Бактыбаева З. Б., Даукаев Р. А., Егорова Н. Н. 2016. Оценка риска здоровью населения горнорудных территорий Башкортостана, связанного с качеством питьевого водоснабжения // Анализ риска здоровью 4, 64-71. doi: 10.21668/health.risk/2016.4.08.
  13. Суюндуков Я. Т., Семенова И. Н., Зулкарнаев А. Б., Хабиров И. К. 2014. Антропогенная трансформация почв города Сибай в зоне влияния предприятий горнорудной промышленности. Уфа: Гилем.
  14. Терегулова З. С., Белан Л. Н., Аскаров Р. А., Терегулова З. Ф., Алтынбаева А. И. 2009. Особенности загрязнения среды обитания и заболеваемость населения в горнодобывающем регионе Республики Башкортостан // Медицинский вестник Башкортостана 4:6, 20-25.
  15. Semenova I. N., Rafikova Yu. S., Suyundukov Ya. T., Biktimerova G. Ya. 2016. Regional Peculiarities of Micro-element Accumulation in Objects in the Transural Region of the Republic of Bashkortostan, Biogenic - Abiogenic Interactions in Natural and Anthropogenic Systems, Springer International Publishing Switzerland, 179-187.

Statistics

Views

Abstract - 0

PDF (Russian) - 0

Article Metrics

Metrics Loading ...

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies