Экология/6. Экологический мониторинг

Д. т. н. Белоконова Н.А., член-корреспондент Академии минеральных ресурсов Республики Казахстан Пятов Е.А., к.х.н. Антропова О.А., инж. Петухова И. О.

Уральская государственная медицинская академия, г. Екатеринбург, Россия;

АО "Кокшетауминводы", г. Кокшетау, Казахстан;

Уральский федеральный университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия;

ОАО ТГК-9, г. Екатеринбург, Россия

Необходимость контроля свойств органических примесей

в питьевых водах

В настоящее время проводится мониторинг крупных объектов централизованного водоснабжения и вод, расфасованных в емкости, по широкому перечню показателей. Однако отсутствие показателей, определяющих общее содержание и свойства органических примесей (ОПР), не позволяет получить полную информацию о качестве питьевых вод. Между тем, биологические свойства водных растворов, в том числе и питьевых вод, зависят от содержания и свойств присутствующих в них ОПР. Комплексообразование ионов металлов с органическими соединениями способствует проникновению металлов в организм человека [1], увеличивает канцерогенное воздействие токсичных металлов [2]. Кроме того, окислительно-восстановительные свойства комплексных соединений железа (II, III) существенно влияют на процессы кроветворения [3]. В связи с этим представляет практический интерес оценка возможности комплексообразования железа (II, III) с природными органическими примесями и прочности соответствующих комплексных соединений в питьевых водах разного типа.

Органический состав природных вод формируют вещества, поступающие в водоемы в результате естественных биологических процессов, а также взаимодействий этих веществ с поверхностно-склоновыми и промышленными стоками [4]. Основной органической составляющей природных вод являются гуминовые соединения (ГС) [5]. Изучение растворимых комплексов ГС, как правило, проводят на модельных растворах. Методы, позволяющие сопоставить свойства природных ОПР в различных типах вод без разрушения их нативной структуры, до настоящего времени не разработаны.

Нами в качестве объекта исследования выбраны питьевые воды: централизованного водоснабжения и артезианская вода, обработанная различными воздействиями ‑ озон, лазер, УФ-облучение. Определение общего органического углерода (ООУ) выполнено на анализаторе С-mat 5500 («Штроляйн», Германия). Химический анализ на содержание железа проведен по ГОСТ 51309-99. Способность ОПР к образованию комплексных соединений с катионами железа (II, III) оценивали по значению коэффициента комплексообразования (К_коп). Чем больше значение К_коп, тем в большей степени ОПР способны к образованию растворимых комплексных соединений железа (III) в водном растворе, тем выше прочность комплексов. Разработанный способ оценки комплексообразующих свойств водных растворов запатентован [6]. Методика определения значения К_коп аттестована в Уральском НИИ метрологии и внесена в Федеральный реестр (ФР 1.31.2005.01705).

Результаты исследований устойчивости комплексов природных ОПР в питьевых водах разного типа, а также при различных способах воздействия на воду одного типа приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты анализа вод разного типа на содержание ООУ

и оценка их свойств по величине К_коп

№ проб	Наименование пробы	ООУ, мг/дм^3	Ккоп	Ккоп ООУ
1	Исходная артезианская вода (вода № 1)	2,0	63,5	32,2
2	Вода после обработки лазером и озоном (вода № 2)	2,0	-9,5	-4,8
3	Вода после обработки лазером и УФ-облучения (вода № 3)	2,0	55,5	28,2
4	Водопроводная вода (вода № 4)	7,2	102,0	14,2

Как следует из приведенных данных, максимальное значение К_коп имеет исходная артезианская вода. Несмотря на меньшее (в 3,6 раза) содержание ООУ в этой воде по сравнению с водопроводной, прочность комплексных соединений ОПР с железом в растворе значительно выше. Резко отличается по анализируемому показателю вода № 2. Для сравнения биологического действия воды выполнен статистический анализ состояния больных, потреблявших питьевую артезианскую воду после различной обработки (вода №2 и №3).

Вода №2 поставлялась больным в Центре урологии г. Алматы, а вода №3 – больным в Центре урологии г. Кокшетау. Суточная норма потребления составляла 1-1,5 л, продолжительность приема воды 60-90 суток. У больных исследовали кровь на гемоглобин до и после курсового приема воды.

Анализ крови (табл. 2) показал, что в группе кокшетауских больных в основном отмечается повышение гемоглобина, а в группе алматинских больных – понижение. По-видимому, вода №2, характеризующаяся аномально низким значением К_коп, содействует всасыванию железа в кишечнике. Снижению способности к образованию соединений железа (III) с ОПР может способствовать обработка воды лазером и озоном.

Таблица 2

Результаты обследования крови больных на гемоглобин

Показатели	Место проведения исследований
	Городская поликлиника, г. Кокшетау	Научный центр урологии, г. Алматы
Способ обработки воды	лазер + озонирование (вода №2)	лазер + УФ (вода №3)
Количество обследованных	36	30
Увеличение гемоглобина, чел./%	23 / 63,9	7 / 23,3
Уменьшение гемоглобина, чел./%	7 /19,4	23 / 76,7

Проведенные исследования биологической активности питьевых вод показали, что при одинаковом содержании ОПР вода, резко отличающаяся по значению коэффициента К_коп, оказывает различное физиологическое действие. Сопоставление свойств примесей природных органических соединений в различных типах вод выполнено без разрушения их нативной структуры.

Предположено, что патология населения по заболеваемости железодефицитной анемией, наряду с другими факторами, связана с потреблением питьевой воды, ОПР которой образуют прочные комплексные соединения с железом (III) и не способствующей образованию биологически активных форм железа в желудочно-кишечном тракте.

Нормативные показатели по содержанию органических примесей в питьевых водах должны учитывать активность ОПР в водных растворах по отношению к железу (II, III), поскольку она существенно влияет на процессы кроветворения.

Литература:

1. Введение в бионеорганическую химию. Киев: Наукова Думка; 1976.

2. СанПиН 2.1.4.1116-02. (2002). Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы. М.; 2002.

3. Биохимия: Учебник / под ред Северина Е. С. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2006.

4. Шевченко Н. А. Физико-химическое обоснование процессов обесцвечивания и дезодорации воды. Киев: Наукова Думка, 1973.

5. Варшал Г. М. и соавт. Моделирование равновесий в растворах фульвокислот природных вод. Химия и технология воды 1990; 12: 979-86.

6. Белоконова Н. А., Корюкова Л. В., Петухова И. О. Способ определения химической активности органических соединений по отношению к соединениям железа в водных растворах: пат. 2267783 Рос. Федерация /  ‑ №2004113724; заявл. 05.05.04; опубл. 10.01.06.