Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

Воды реки Сылва как возможный источник для питьевого водоснабжения.

Воды реки Сылва как возможный источник для питьевого водоснабжения.

The waters of the Sylva River as a possible source for drinking water supply.

УДК556

Волков Станислав Андреевич

Студент 4 курса, кафедра инженерной геологии и охраны недр, Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь

E-mail: deni. volk00@gmail. com

VolkovStanislavAndreevich

4th year student, Department of Engineering Geology and Subsoil Protection, Perm State National Research University, Perm

E-mail: deni. volk00@gmail. com

Аннотация

Возможно ли использовать речную воду для питьевого водоснабжения при экологической обстановке в период 21-го века? В статье проведен химический анализ состояния воды в р. Сылва и ее пригодности в качестве возможного источника питьевого водоснабжения. Выполнено сравнение полученных данных с ПДК. Посчитан гидрохимическийиндексзагрязненияводы.

Annotation

Is it possible to use river water for drinking water supply in an ecological situation in the period of the 21st century? The article presents a chemical analysis of the state of water in the Sylva river and its suitability as a possible source of drinking water supply. The comparison of the obtained data with the MPC was performed. The hydrochemical index of water pollution is calculated.

Ключевыеслова: Сылва, ПДК, подземныеводы, поверхностныеводы, питьевоеводоснабжение.

Keywords: Sylva, MPC, groundwater, surface water, drinking water supply.

В современном мире качество воды является одним из ключевых элементов, для нормальной жизнедеятельности человека. Правильный выбор источника водоснабжения в настоящее время является важной задачей так как вода относится к тем природным компонентам, на состоянии которых ярко отражаются техногенные преобразования окружающей среды.

Запасы пресных вод, пригодных для хозяйственно-питьевого водоснабжения, малы. На их долю приходится около 2, 8 % от общего объема воды на Земле. Поэтому мониторинг и исследования химического состава речных вод является первостепенной задачей для поиска источников воды пригодной для употребления человеком и обнаружения источников, в которых вода уже стала небезопасной для нормальной жизнедеятельности человека.

Сылва является самым крупным притоком р. Чусовой, протекает по территории Свердловской области и Пермского края. Русло очень извилистое, со множеством перекатов и мелей. Питание смешанное, с преобладанием снегового. Уровневый режим р. Сылвы отличается мощным весенним половодьем, начинающимся резким подъемом воды и заканчивающимся быстрым ее спадом. В зависимости от морфометрических и гидрологических показателей её можно разделить на 4 участка: верховья, верхнее, среднее и нижнее течение. [1]

Участок исследований расположен в районе среднего течения реки Сылва на территории Суксунского и Кишертского административных районов Пермского края. Пробы воды отбирались в 15 населённых пунктах (рис. 1). Расстояние между начальным (д. Молебка) и конечным (с. Усть-Кишерть) пунктом составляет 191 км по реке. Отбор проб проводился в период летней практики 2019 года в районе среднего течения реки Сылва, а их анализ производился лаборатории гидрохимического анализа геологического факультета ПГНИУ по запросу кафедры динамической гидрогеологии. Всего было отобрано и анализировано 87 проб из них 55 поверхностных и 32 подземных вод.

Рис. 1. Карта расположения участка исследований.

Комплексная оценка качества воды включает в себя изучение:

1. Органолептических свойств воды;

2. Химического состава воды;

3. Бактериологических показателей воды.

В статье будет рассмотрен только химический состав речной воды как возможного источника для питьевого водоснабжения.

Химически чистая вода в идеальных условиях это H₂O, но в природных условиях она также является универсальным растворителем, поэтому в ней постоянно присутствуют различные соединения, элементы, ионы и газы, которые в определённых количествах являются для человека вредными. Эти определенные количества по-другому называются предельно допустимые концентрации (ПДК), которые равны максимальному количеству вредного вещества в воде, при котором в организме человека не происходит отклонений, а также неблагоприятных наследственных изменений у потомства. [4, 5]

К показателям, характеризующим природный химический состав воды, относятся: водородный показатель (pH), минерализация, общая жесткость, окисляемость (ХПК и БПК₅). [6]

По водородному показателю для питьевого водоснабжения установлены ПДК в пределах, не превышающих 6-9. Для исследуемого участка, средние значения рН подземных вод составило 7, 3 (6, 8-7, 6), а для поверхностных вод 7, 7 (7, 0-8, 2), что характеризует подземные воды как нейтральные, а поверхностные как слабощелочные (рис. 2). Но и те и те входят в предел, а значит по рН вода является допустимой для питьевого водоснабжения.

Рис. 2. График распределения показателя pH в районе исследований.

Минерализация является непостоянной на всем участке исследований (рис. 3, 4), причиной этого может служить то, что район исследований входит в Кишертско-Суксунский карстовый район, который является зоной разгрузки карстовых вод карбонатных отложений Уфимского вала [2]. ПДК по этому компоненту не должен превышать 1000 мг/дм³ [6]. В подземных водах среди главных ионов преобладают ионы НСО^3–, SO₄ и Са²⁺, а значения минерализации колеблются от 299, 4 до 1969, 9 мг/дм³. Из всех проб по подземным водам только в пробах на территории района д. Красный Яр, д. Тис и д. Мазуевка наблюдаются превышение по ПДК. Среди же проб поверхностных вод наблюдаются примерно такая же ситуация значения минерализации изменяются от 225, 4 до 1484, 9 мг/дм³. ПДК превышают пробы вод, отобранных на территориях д. Черный Яр, д. Мазуевка и с. Усть-Кишерть. Преобладают все те же ионы, что и в подземных водах. В среднем по всему участку исследований минерализация подземных вод является равной 736, 4 мг/дм³, а поверхностных 664, 6 мг/дм³ и, следовательно, в целом по показателю минерализация вода является допустимой для питьевого водоснабжения, но с установкой фильтров на некоторых участках.

Рис. 3. График распределения минерализации подземных вод в районе исследований.

Рис. 4. График распределения минерализации поверхностных вод в районе исследований.

Общая жёсткость показывает отношение концентраций кальция и магния в воде. ПДК по этому показателю должны находиться в интервале от 7 до 10 мг-экв/дм³. В районе от деревни Молебка до села Усть-Кишерть данный показатель в подземных водах колеблется от 3, 6 до 23, 9 мг-экв/дм³, а в поверхностных изменяется от 2, 7 до 17, 9 мг-экв/дм³, что показывает в общем, что вода изменяется от мягкой до очень жёсткой (рис. 5). От сюда следует, что по показателю общей жёсткости вода изучаемого района почти полностью не пригодна для питьевого водоснабжения. И только в промежутке от д. Красный Луг до д. Сивково, исключая д. Тебеняки, в подземных водах наблюдается норма по ПДК, а что касается поверхностных вод, ПДК соответствуют только пробы из д. Чекарда. По показателю общей жёсткости вода является недопустимой для питьевого водоснабжения.

Рис. 5. График распределения показателя общей жёсткости в районе исследований.

БПК₅ – это биологическое потребление кислорода. Превышение по этому показателю показывает, что в воде присутствует большой объём органики. На территории исследований в подземных и поверхностных водах данный компонент превышен в 1, 5-2 раза при ПДК 2 мг/дм³. ХПК – это химическое потребление кислорода к нему относятся перманганатная окисляемость. Перманганатная окисляемость – показатель, который отражает содержание органических веществ в воде. Высокий показатель данного компонента свидетельствует, как правило, о присутствии среди органических веществ значительной доли железобактерий. Источником повышенной загрязненности воды железобактериями является в большинстве случаев человеческая деятельность, а точнее, слив отходов. Но также попадание мелкого мусора, насекомых, листьев и пыльцы растений тоже служит источником органических веществ в воде. Разлагаясь, они увеличивают потребление кислорода и следовательно значение перманганатной окисляемости. По данному показателю, можно судить о загрязнении воды в целом. ПДК по перманганатной окисляемости равна 5 мг О₂/дм³. На участке исследований подземные воды характеризуется по данному показателю в среднем как умеренно загрязненные (1, 9 мг О₂/дм³), а поверхностные как загрязненные (2, 8 мг О₂/дм³). Кроме того, превышение ПДК присутствует только в пробах д. Молебка как по подземным, так и по поверхностным водам (рис. 6). Отсюда можно, сказать, что по показателю перманганатной окисляемости, вода будет допущена до питьевого водоснабжения только при предварительной ее отчистке.

Рис. 6. График распределения перманганатной окисляемости в районе исследований.

Кроме всего выше сказанного на химическое состояние вод влияют и микрокомпоненты. В районе исследований присутствуют превышения по Fe, NO₃, Sr, Zn, Co, Cu, Mn, Al, As, Ni и нефтепродуктам. Большинство из них проявляются точечно, но есть и такие которые прослеживаются на протяжении всей территории это в подземных водах: Fe, NO₃, Sr, Zn, Co; поверхностных: Sr, Co. (рис. 7, 8)

Рис. 7. Превышение ПДК в подземных водах на участке исследований.

Рис. 8. Превышение ПДК в поверхностных водах на участке исследований.

Как можно видеть на рисунках 7 и 8 наибольшее превышения ПДК приходится на Sr, NO₃ и Fe. Причиной превышений по Sr является близость участка исследований к Мазуевскому месторождение стронция, находящемуся в 7, 76 км от реки Сылва. Также можно отметить, что максимальное превышение по стронцию наблюдается в подземных водах в д. Мазуевка (в 10 раз), а в поверхностных в с. Спасо-Барда (в 15 раз). ПДК по нему равна 7 мг/дм³. Источником превышений по NO₃ могут служить поступления в воду удобрений с полей и огородов, деревней расположенных выше и ниже по течению реки Сылва, в периоды паводков, а также скотомогильники и сточные воды и поскольку нитраты хорошо растворимы в воде и практически не задерживаются в почве, то способны проникать на довольно большие расстояния, загрязняя подземные воды. В д. Тохтарева наблюдается наибольшие превышения по нитратам в 4 раза при ПДК 45 мг/дм³. Причиной превышений по Fe в природных водах является процессы химического выветривания и растворения горных пород. Кроме того, железо также поступает в воду с подземными стоками. Наибольшее превышение по Fe выявлено в с. Усть-Кишерть в 5 раз при ПДК равном 0, 3 мг/дм³.

В итоге также оценим общее состояние воды по таблице 1 посчитав гидрохимическийиндексзагрязненияводы (ИЗВ) для поверхностных и подземных вод. (таблица 2, 3) [5]

Из таблиц2 и 3 следует, что гидрохимическийиндексзагрязненияподземных вод равен 2, 8, а гидрохимическийиндексзагрязненияповерхностных вод равен3, 8, это характеризует воду в р. Сылва как загрязнённую.

Следовательно, по результатам проведенных исследований можно говорить о том, что химический состав воды в реке Сылва на участке от д. Молебка до с. Усть-Кишерть для питьевого водоснабжения не соответствует требованиям СанПиН 1. 2. 3685-21 по большинству показателям. Вода характеризуется повышенной женскостью, минерализацией и многочисленными превышениями ПДК по микрокомпонентам, а также по ИЗВ является загрязненной. Вдобавок присутствия в воде тяжелых металлов (стронция, цинка, меди) в концентрациях, превышающих предельно допустимые, может говорить, что в воде присутствует промышленный сток. Таким образом, при ежедневном взаимодействии в течении некого времени воды с такими параметрами и человека, у него и его будущего потомства могут проявиться следующие болезни:

· Переизбыток нитратов приводит к образованию атрофического гастрита, рака желудка, хронического бронхита, туберкулеза, а также оказывает отрицательное влияние на нервную и сердечно-сосудистую системы;

· Избыток тяжелых металлов (стронция, цинка, мели) может привести к ослаблению организма, повышенной заболеваемости, к развитию проблем с суставами, задержки роста, ожогам кожной ткани, к расстройствам нервной системы;

· Превышения железа оказывает токсичное влияние на печень, селезенку, головной мозг, может усиливать протекание воспалительных процессов;

· Избыточное поступление марганца в организм человека нарушает метаболизм железа, при тяжелых отравлениях возможны серьезные психические расстройства;

· При потреблении воды с превышением по жесткости и минерализации начинает страдать сердечно-сосудистая система, проявляются заболевания суставов, могут образовываться камни в почках и желчном пузыре. [8]

В связи с возможностью изменения состава воды во времени и в процессе постоянной эксплуатации ее близлежащими населенными пунктами рекомендуется периодически проводить химический анализ воды для контроля за её качеством [5]. Кроме того, для того, что обезопасить ее потребление сельскими жителями можно рекомендовать имдоступные простые способы обработки, такие как отстаивание, кипячение и фильтрование воды.

Литература:

1. В. В. Кунгурцева, Е. Л. Кузнецова. Санитарно-гигиеническая оценка вод реки «Сылва» Пермского края. Сборник статей «Проблемы и пути развития ветеринарной и зоотехнической наук» г. Саратов, 2021 год, стр. 741-743. [1]

2. К. А. Горбунова. Особенности гипсового карста. Пермское книжное издание г. Пермь 1965 г. [2]

3. Н. Н. Паньков. Структурные и функциональные характеристики зообентоценозов в р. Сылва (бассейн Камы). г. Пермь 2004 г. [3]

4. СанПиН 2. 1. 5. 980-00. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила и нормы. Утвержден 13. 12. 2016 г.  [4]

5. СанПиН 2. 1. 4. 1116-02. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. Утвержден 1 июля 2002 г. – Пункт 3. 4. 3. [5]

6. СанПиН 1. 2. 3685-21 " Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания". Утвержден 29. 01. 2021 г.  [6]

7. С. С. Изкеев, А. Р. Сибиркина. Физико-химический анализ питьевой воды поселка Новоорск. Журнал «Бюллетень науки и практики» г. Челябинск, 2016 год. [7]

8. URL: https: //www. who. int/water_sanitation_health/publications/gdwq4-rus-chapter12. pdf? ua=1(дата обращения 07. 11. 21). [8]