На сегодняшний день загрязнение питьевой воды стала одной из актуальных проблем. Причиной тому является интенсивное развитие промышленности и транспорта, в процессе которого в природную среду поступает все большее количество вредных веществ. Современный город представляет собой комплексный источник антропогенного воздействия на окружающую среду, вследствие чего проблема качества питьевой воды многоаспектна и затрагивает многие стороны жизни человека [1−6]. Здоровье населения зависит от качества воды, от суточной нормы потребления микроэлементов и минеральных веществ [7−9].

В целом, состояние водных объектов, особенно поверхностных, ухудшается. Реки являются одним из основных источников питьевой воды, однако вода в них настолько загрязнена, что ее очистка требует применения многофункциональных фильтров [10, 11].  По данным государственных докладов, санитарно-эпидемиологическое состояние водных объектов, которые используются в питьевых целях, на протяжении многих лет оценивают как загрязненное или даже грязное [6, 12, 13].

В гигиенических нормативах, вступивших в силу в 2021 г. (СанПиН 2.1.3684 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий», СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»), предъявлены более жесткие требования к организации производственного лабораторного контроля качества подаваемой населению питьевой воды [14]. Повышение качества и надежности водоснабжения населения питьевой водой является одной из первоочередных социальных проблем, так как здоровье населения в значительной мере зависит от уровня безопасности питьевой воды [7, 15].

Образование подземных источников водоснабжения обусловлено различными факторами: пересечением водоносного горизонта отрицательными формами современного рельефа, геолого-структурными особенностями местности, фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород [16, 17].

Состав подземных вод прежде всего формируется за счет миграции микроэлементов из почвенного слоя земли. Условия миграции — один из наиболее сложных вопросов. Миграция осуществляется постоянно, и темпы при этом различные — их определяет термодинамическая обстановка среды [18]. Всегда считалось, что вода задействована во всех геохимических процессах: миграции, разрушении пород, выделении микроэлементов.

Несмотря на то что, в отличие от поверхностных вод, подземные воды хорошо защищены от различного рода антропогенного загрязнения [19], расположение их вблизи искусственных водоемов может отрицательно сказаться на качестве воды.

Подземные воды могут загрязняться из-за возвратных вод с повышенной минерализацией, загрязненных минеральными удобрениями, пестицидами, промышленными отходами, приводящими к повышению общей жесткости водоносного слоя [16, 17, 20]. Особенности формирования качественного состава подземных вод могут требовать комплексного подхода по очистке перед подачей населению.

Нарушение требований нормативных актов по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия населения формирует потенциальный риск причинения вреда здоровью в виде различных заболеваний как инфекционного, так и неинфекционного характера [21, 22].

Вышеперечисленное свидетельствует об актуальности дальнейшего изучения гигиенических особенностей условий формирования подземных вод.

Целью исследования было выполнить гигиеническую оценку условий формирования воды для дальнейшего использования с учетом особенностей подземного водоносного горизонта.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведена гигиеническая оценка приоритетных факторов риска питьевой воды по отчетным статистическим формам и докладам, характеризующим санитарно-эпидемиологическое состояние региона.

Выполнены ретроспективные эпидемиологические исследования качества водоснабжения г. Воронежа с учетом изменяющихся антропогенных и гидрогеологических условий. Проанализированы пробы питьевой воды, отобранные как на водоподъемных станциях г. Воронежа (ВПС), так и из разводящей сети. Проведена статистическая обработка 1200 протоколов лабораторного контроля проб воды из разводящей сети и 850 протоколов качества воды ВПС. Обработку данных осуществляли с использованием доверительного интервала и доверительной вероятности по ГОСТ Р 59024-2020 «Вода. Общие требования к отбору проб».  Исследуемые параметры оценивали с точки зрения соответствия требованиям СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

Статистический анализ данных проводили с использованием программного продукта Microsoft Excel (Microsoft; США). Рассчитывали средние (М) и относительные величины, стандартную ошибку (m); определяли значимость различий по t-критерию Стьюдента и критерию  хи-квадрат (χ2) при уровне значимости р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В целях реализации федерального проекта «Чистая вода»  национального проекта «Жилье и городская среда» на территории Воронежской области действует государственная программа «Обеспечение качественными жилищно-коммунальными услугами населения Воронежской области» (на период 2025 г.), основным целевым показателем которой  является «доля населения, обеспеченного качественной питьевой водой из системы централизованного питьевого водоснабжения».

Основным источником воды для использования в питьевых целях в г. Воронеже являются подземные воды неоген-четвертичного водоносного горизонта, водовмещающие породы которого представлены разнозернистыми песками. Мощность этих отложений составляет 40−50 м.

Глубина залегания эксплуатируемого водоносного горизонта — от 10 до 80 м. По классификации источников водоснабжения, данный водоносный горизонт относится к верхней зоне залегания. Как следствие, он демонстрирует активный водообмен и слабую защищенность от антропогенного загрязнения.

При анализе воды установлено, что ее минерализация колеблется в пределах 0,18−0,47 г/дм³. В исследуемом регионе минерализация определяется такими компонентами, как сульфаты, гидрокарбонаты, кальций и магний. Роль хлоридов незначительна.

На основании изученного химического состава подземных вод водозабора выделены четыре геохимических типа воды:

- кальциево-магниевый;

- кальциево-сульфатный;

- смешанный;

- кальциево-натриевый.

Выполненный анализ показал значительные колебания концентрации железа и марганца в течение года. Она зависит от сезона года. Максимальное содержание установлено с марта по сентябрь (рисунок).

Наиболее распространенная конструкция скважин в регионе:

• глубина от 74 до 80 м;
• рабочая часть 12 м;
• фильтр проволочный с гравийной отсыпкой.

Все скважины оборудованы герметически закрывающимися отверстиями фильтровой колонны для замера динамического уровня воды и краном для отбора проб для санитарно-химического анализа. Для защиты оголовка от возможного загрязнения скважины оборудованы павильонами. Оголовок скважины расположен в заглубленном колодце. Созданы зоны санитарной охраны, что способствует сохранению качества воды.

Подаваемую населению питьевую воду очищают путем безреагентного обезжелезивания методом упрощенной аэрации с последующим фильтрованием и обезвреживанием.

Анализ проведенных в последние годы (2019−2023 гг.) лабораторных исследований показал отсутствие превышения гигиенических нормативов в пробах, подлежащих мониторингу, по большинству показателей, за исключением общей жесткости, железа, марганца, нитратов. Под жесткостью понимают совокупность физических и химических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом кальция и магния. Их также называют «солями жесткости».  Кальций поступает при растворении известняка и гипса. Магний поступает в воду при растворении доломитов (MgCO₃ + CaCO₃) под действием угольной кислоты, находящейся в природной воде.

Ежегодно отмечают повышенную концентрацию в воде соединений железа и марганца.

Ретроспективный анализ качества воды водоносного горизонта показал, что рост содержания указанных химических соединений впервые отмечен в 1972 г., что дает основания связать этот факт со временем зарегулирования стока р. Воронеж. Создание в 1972 г. Воронежского водохранилища привело к сдвигу санитарно-гигиенического режима водных объектов. Водоем был создан в зоне высокой антропогенной нагрузки в сжатые сроки. По своим гидротехническим характеристикам водохранилище приобрело свойства мелководного водоема с замедленным водообменом.

Качество воды искусственного водоема быстро ухудшилось в связи со снижением процессов водообмена и очищения, которые способствовали формированию донных отложений. В последних создались условия для накопления солей тяжелых металлов.

Сложившаяся ситуация стала индикатором ухудшения воды водоносного горизонта, используемого для питьевых целей.

Подтверждением неблагоприятного влияния водохранилища на качество подаваемого населению города воды стал факт зависимости расположения ВПС от искусственного водоема. Чем дальше от водохранилища была расположена ВПС, тем лучше была вода.

В настоящее время вода водохранилища частично используется для водоснабжения предприятий города, орошения сельскохозяйственных угодий, благоустройства прибрежной зоны и отдыха. Не решен в полном объеме вопрос рационального использования подземных вод для питьевых нужд и поверхностного водоема — только для технологических.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Создание искусственного водоема в черте города послужило причиной изменения природного геохимического фона, причиной изменений объема и скорости миграции железа и марганца.

Водохранилище, создаваемое первоначально в целях обеспечения технологической водой промышленные предприятия региона, стало преемником огромного количества бытовых, промышленных и ливневых стоков.

Результаты исследования, анализ нормативно-законодательных актов, данные научной литературы [8, 11, 23, 24] показывают, что качество питьевой воды и общее состояние хозяйственно-питьевого водоснабжения нельзя рассматривать без учета антропогенного вмешательства в естественный природный статус окружающей среды.

Неизменным должен быть и микробиологический мониторинг питьевой воды, так как микроорганизмы являются прямым индикатором загрязнения среды и ее санитарно-эпидемиологического благополучия.

Приоритетными направлениями в обеспечении населения регионального центра доброкачественной водой в достаточном количестве могли бы быть:

- использование таких источников водоснабжения, которые бы не подвергались воздействию водохранилища;

- реконструкция действующих очистных сооружений, которые собирают как промышленные, так и хозяйственно-бытовые сточные воды для последующей очистки и сброса в водохранилище;

- усовершенствование системы подготовки питьевой воды с ее очисткой на ВПС;

- действенный контроль установления зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения;

- бережное отношение к сохранению необходимых объемов питьевой воды, исключая применение ее в технологических целях;

- использование для дополнительной очистки бытовых фильтров коллективного и индивидуального применения;

- своевременное обновление системы трубопроводной транспортировки воды от водозабора до распределительной сети.

ВЫВОДЫ

Создание водохранилища явилось пусковым механизмом к накоплению в донных отложениях большого количества загрязнителей (соединений железа и марганца), что требует комплексного подхода к его охране, принятия управленческих решений с целью обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

В целях доведения подаваемой населению воды до гигиенических требований необходима реализация новых подходов к очистке и обеззараживаю воды с применением нанореагентов, синтетических и природных наносорбентов. Для оптимизации питьевого водоснабжения города целесообразными будут следующие мероприятия: изыскание источников водоснабжения, которые не будут подвержены влиянию водохранилища; использование подземного водоносного горизонта только для питьевых целей, исключая применение для технологических нужд; повышение надежности функционирования системы водоснабжения за счет реализации технологических, водоохранных и санитарно-гигиенических мероприятий.