Some hygiene issues of rural water supply in relation to the level of nitrates in groundwater

Abstract

An increase in the number of industrial enterprises for the processing of agricultural products, an increase in the technical equipment of agriculture, the creation of large livestock farms, an increase in the culture of life of the rural population require an improvement in water supply.

Full Text

Увеличение числа промышленных предприятий по переработке сельскохозяйствен­ной продукции, рост технической вооруженности сельского хозяйства, создание круп­ных животноводческих ферм, повышение культуры быта сельского населения требуют усовершенствования водоснабжения. Во многих населенных пунктах удовлетворение потребностей в воде за счет колодцев, ручьев, источников становится невозможным, и приходится прибегать к водоснабжению за счет более глубоко залегающих подземных вод. Так, в Татарской АССР только в 1965 г. пробурено свыше 265 скважин для водо­снабжения в сельских местностях, в 1966 г. — более 300. В первую очередь скважины оборудуются на животноводческих фермах и различных сельскохозяйственных пред­приятиях. Основными же источниками водоснабжения самого сельского населения пока остаются колодцы, реже ключи и реки.

Подобное положение заставляет обращать большое внимание на соответствие источников водоснабжения в сельских местностях санитарно-гигиеническим требо­ваниям. Увеличение отбора воды из колодцев, расположенных в зоне поселений, создает более благоприятные условия для загрязнения колодезных вод. Количество колодцев, как правило, растет с увеличением численности населения.

Органы санитарного надзора проводят наблюдения за санитарным состоянием колодцев, источников, ручьев, речек, озер в основном в отношении определения бактериального их загрязнения. Между тем в современных условиях необходим еще контроль и за химическими примесями, нередко встречающимися как в открытых водоемах, так и в подземных водах.

При бытовом загрязнении подземных вод в них увеличивается содержание хло­ридов, сульфатов и нитратов.

В течение длительного времени существовало мнение, что даже относительно большие количества нитратов в питьевой воде не оказывают влияния на здоровье людей. Однако еще в 1945 г. Комли (США) описал два случая токсического циа­ноза у детей первого года жизни, обусловленного метгемоглобинемией. Вода, при­меняемая для разбавления смеси при искусственном вскармливании этих детей, содержала от 388 до 619 мг/л нитратов.

Аккорди и Гайони (Италия, 1964) сообщили о 8 случаях токсического цианоза у грудных детей, связанного с повышенным содержанием нитратов в питьевой воде. Аналогичные случаи были отмечены в Англии, Франции, Венгрии, Чехословакии и других странах. Е. Гросс (1964) наблюдал 1060 грудных детей с метгемоглобине­мией от нитратов воды, из них 83 умерли.

В отечественной литературе случаи метгемоглобинемии с явлениями токсического цианоза у грудных детей не описаны, так как сухие питательные смеси, которые надо разбавлять водой, у нас не получили распространения. Однако Ш. X. Капа­надзе (1961) и Н. Ф. Субботин (1962) отметили менее выраженные, легкие формы метгемоглобинемии у детей ясельного, дошкольного и школьного возраста от упот­ребления воды, содержащей более 10 мг/л азота в виде нитратов.

Сами нитраты не являются метгемоглобинообразователями; поступая в организм, они частично выделяются через кишечник, но часть их восстанавливается до нитри­тов. Восстановление нитратов до нитритов происходит главным образом через по­средство кишечной микрофлоры (С. Семенов, 1912). В дальнейшем возможность превращения нитратов в нитриты с помощью микроорганизмов В. subtilis, Е. coli и группы клостридий была доказана исследователями (П. И. Шмидт, К. Зденек, 1966).

В кишечном тракте нитриты быстро всасываются в кровь, окисляют гемоглобин и превращают его в метгемоглобин, т. е. в инактивную форму гемоглобина, отлича­ющуюся неспособностью поглощать кислород из вдыхаемого воздуха и отдавать его тканям.

Действие нитритов в организме проявляется в двух направлениях: 1) гемогло­бин, связываясь с ними, переходит в метгемоглобин; 2) при их воздействии происхо­дит расширение сосудов, и АД снижается. Кроме того, наблюдается действие нитри­тов на центральную нервную систему и внутренние органы. Таким образом присут­ствие больших количеств нитратов в питьевой воде создает угрозу здоровью на­селения.

По данным Г. А. Максимовича, К- А. Горбуновой и Р. В. Ященко (1963), в во­де колодцев некоторых селений Пермской области содержание нитратов колеблется от 1,0 до 165,0 мг/л в воде колодцев селения Березовка, расположенного на р. Березовке (притоке р. Шеквы), — от 9,0 до 351,0 мг/л. Содержание нитратов в колодезных водах г. Перми составляло 10,0—459,0 мг/л (Е. А. Кротова, Г. А. Макси­мович, 1957).

При собирании нами материалов по содержанию нитратов в подземных водах Татарии, Чувашии и Марийской АССР их определение осуществлялось колэриметрическим способом с применением дисульфофеноловой кислоты на фотоколориметре ФЭК-М с синим светофильтром, в кювете длиной 20 мм.

Содержание нитратов в подземных водах вблизи селений обычно сильно колеб­лется. В естественных же условиях вдали от селений их количество обычно не превышает 1—2 мг/л. С нарастанием глубины содержание нитратов падает до аналитического нуля. В минерализованных, тем более рассольных водах, находя­щихся в восстановительной геохимической обстановке, они совсем не обнаружива­ются. Зато содержание аммония, особенно в водах, приуроченных к нефтеносным отложениям, часто достигает 100—200 мг/л и более (подземные воды девонских и нижнекаменноугольных отложений Татарии, Башкирии, Куйбышевской области и т. д.). В верхнем водоносном горизонте (в так называемых грунтовых водах) в пределах очагов загрязнения, которыми чаще всего являются населенные пункты, содержание нитратов резко увеличивается.

По данным наших обследований, проведенных в последние годы в Татарии, в воде колодцев, буровых скважин и источников часто содержится повышенное ко­личество нитратов (наибольшее — в воде колодцев, значительно меньшее в воде буровых скважин).

Из 100 обследованных колодцев большинство имело воду с признаками загряз­нения. Нитраты отсутствовали в воде 16% колодцев, в 10% количество нитратов не достигало 10 мг/л, в 4% оно колебалось в пределах 11—40 мг/л, а в 70% пре­вышало 40 мг/л (чаще всего достигало 100 мг/л и более). В воде источников содер­жание нитратов, как правило, составляет 0—2 мг/л; лишь в ряде источников, рас­положенных в пределах селений или вблизи животноводческих ферм и свалок, уро­вень нитратов был повышенным.

В буровых скважинах, используемых для водоснабжения, вода обычно содер­жит очень мало нитратов (доли мг/л, редко 1—2 мг/л) и только иногда обогащена ими за счет проникновения верхних загрязненных вод через затрубное пространство или по стволам брошенных буровых скважин и поглощающих колодцев.

Количество нитратов в одном водоисточнике в течение года сильно меняется, при этом часто достигает максимума осенью. Вместе с тем содержание нитратов на застроенных территориях обычно (хотя и не закономерно) из года в год повы­шается, что объясняется увеличением загрязнения подземных вод.

Так, очень большие количества нитратов (более 100 мг/л) были обнаружены в грунтовых водах Чистополя, Тетюш, Казани (более 1 г/л). Разница в содержании нитратов особенно резко заметна в пределах больших городов. Так, в Перми, как сообщили Г. А. Максимович, К- А. Горбунова, В. В. Рудометов (1960), содержание нитратов более 100 мг/л выявлено в воде 58% обследованных колодцев давно застроенного центра и лишь в воде 21% колодцев строящегося Заречья.

Указанные выше закономерности наблюдались также на территории Чувашской и Марийской АССР.

Основной причиной повышенного содержания нитратов в подземных водах явля­ется разложение органических веществ в пределах верхнего водоносного горизонта (в грунтовых водах) при окислительных условиях. Поэтому-то повышенное их содер­жание отмечается в черте городов, сел, деревень и поселков и вблизи животновод­ческих ферм и свалок. При небольших концентрациях солей прослеживается прямая зависимость между содержанием нитратов и хлоридов, между нитратами и минера­лизацией, между нитратами и углекислыми соединениями (гидрокарбонатами, бикар­бонатами и свободной углекислотой). Загрязнение подземных вод, как и содержа­ние нитратов, сначала носит очаговый характер. Количество нитратов может коле­баться в ту или другую сторону, что связано с особенностями окислительно-восста­новительных и микробиологических процессов. Увеличению содержания нитратов в воде различных водоисточников способствуют плохие санитарные условия самого- водоисточника или прилегающей к нему территории. Кроме того замечено, что содержание нитратов увеличивается в колодцах, водой которых долгое время не пользуются или пользуются очень мало.

При более глубоком залегании воды возможности образования нитратов уменьшаются, снижается и вероятность проникновения загрязнения с поверхностных слоев почвы. Специальные режимные исследования в Москве (А. А. Гаврюхина, 1964) показали, что даже при усиленной эксплуатации подземных вод загрязнение их в нижних водоносных горизонтах происходит преимущественно лишь по стволам заброшенных или неисправных скважин. Толщи же глин и глинистых пород, через которые сверху фильтруются воды, обладают способностью в достаточной мере очищать их.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Поскольку содержание нитратов в грунтовых водах многих обследованных нами населенных пунктов превысило пределы общепринятых гигиенических норм (40 мг/л), необходимо проведение срочных мер по оздоровлению сельского водоснабжения. К ним относятся следующие:

• планомерный перевод сельских поселений на централизованное водоснабже­ние за счет более глубоко залегающих подземных вод;
• выявление колодцев, в воде которых содержание нитратов превышает 40 мг/л, и составление плана их первоочередной замены другими, более совершенными водоисточниками;
• систематическое обследование колодцев вблизи селений и животноводческих ферм на содержание нитратов;
• регулярная чистка и обновление срубов шахтных колодцев, особенно в водо­насыщенной зоне;
• замена деревянных срубов бетонными кольцами;
• улучшение санитарного состояния участков, в пределах которых имеются колодцы;
• пробное проведение долговременных откачек воды из колодцев с повышен­ным содержанием нитратов в целях улучшения воды за счет привлечения в эти колодцы вод с пониженным содержанием нитратов и с лучшими другими санитарно- гигиеническими показателями;
• привлечение работников местного санитарного надзора к участию в выборе мест для новых индивидуальных колодцев;
• проведение разъяснительной работы среди сельского населения о значении гигиены водоисточников и о возможных заболеваниях при использовании загряз­ненных вод;
• постановка специальных исследований в вузах и научно-исследовательских учреждениях по выяснению возможностей борьбы с высоким содержанием в при­родных водах нитратов путем их разрушения или связывания в водоносном гори­зонте, на очистных установках или в домашних условиях;

привлечение внимания геологических, коммунальных и санитарных органи­заций к уже выявленным районам сильного загрязнения подземных вод нитратами, к разработке мер предотвращения такого загрязнения в будущем.