Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:Мониторинг качества воды и управление риском для здоровья населения при открытых и закрытых системах централизованного горячего водоснабжения крупного промышленного центра

На правах рукописи

Козловских Дмитрий Николаевич

МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ И УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КРУПНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА

14.02.01 - гигиена

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

г 1 [':он

005531083

Екатеринбург - 2013

005531083

Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Научный руководитель

Плотко Эдуард Григорьевич-доктор медицинских наук, профессор Научный консультант

Тартаковская Любовь Яковлевна - доктор медицинских наук, профессор Официальные оппоненты

Насыбуллина Галия Максутовна - доктор медицинских наук, профессор заведующая кафедрой гигиены и экологии с курсом гигиены детей и подростков ГБОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Сохошко Игорь Александрович - доктор медицинских наук, профессор кафедры гигиены с курсом питания человека ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Ведущая организация - Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита диссертации состоится « а б _2013 года в часов

на заседании диссертационного совета ДМ 350.003.01 при ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по адресу: 620014, Екатеринбург, ул. Попова, 30

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по адресу: 620014, Екатеринбург, ул. Попова, 30; с авторефератом - на сайте referat_vak@mon.gov.ru

Автореферат разослан

2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Фёдоров Андрей Алексеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Горячее водоснабжение (ГВС) - неотъемлемая часть среды обитания человека в крупных городах и одна из важнейших составляющих его санитарно-эпидемиологического благополучия. Обеспечение безопасного для здоровья населения горячего водоснабжения является одной из важнейших гигиенических задач в Российской Федерации, где значительную часть года преобладает отрицательная температура наружного воздуха, что приводит к потреблению населением значительных объемов горячей воды (Г.Г. Онищенко, 2007; 2011).

В то же время из-за несоответствия исходной воды, поступающей на теплоисточники, современным гигиеническим требованиям, несовершенства технологических схем водоподготовки, используемых в централизованном горячем водоснабжении, неудовлетворительного состояния большинства тепловых сетей в Российской Федерации не удается подать населению горячую воду нормативного качества. Горячая вода при поступлении ее потребителям в значительном числе случаев не соответствует нормам по органолептическим свойствам, показателям химической безвредности, эпидемиологической безопасности (Т.П. Гривков^ 2006; Г.Н. Красовский с соавт., 2006; 2009; A.A. Букшук, H.A. Егорова, 2011; H.A. Егорова с соавт., 2012).

Наряду с нормативным подходом в РФ широко используется методология оценки риска для здоровья населения, обусловленного неблагоприятным воздействием факторов окружающей среды, в том числе питьевой воды неудовлетворительного качества (A.B. Киселев, К.Б. Фридман, 1997; Б.А. Кацнельсон с соавт., 2001; Г.Г. Онищенко с соавт., 2002; Руководство Р. 2.1.10.1920-04; Г.Н. Красовский с соавт., 2006; A.B. Тулакин с соавт., 2007; A.B. Мельцер с соавт., 2010). Исследования, касающиеся нарушений здоровья населения, в основном поражений кожи, обусловленных воздействием горячей воды централизованных систем водоснабжения,

единичны (А.П. Щербо с соавт., 2005; H.A. Егорова, A.A. Букшук, Г.Н. Красовский, 2012).

В современных условиях централизованное ГВС населенных мест представлено системами открытого и закрытого типа. К закрытому типу относятся системы, в которых вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель для подогрева холодной водопроводной воды, поступающей в систему ГВС, и не отбирается из сети. В открытой системе теплоснабжения технологической схемой предусмотрен разбор теплоносителя (сетевой воды) на нужды потребителей. В РФ преобладают системы ГВС открытого типа, но в перспективе предусматривается переход горячего водоснабжения на системы закрытого типа, которые рассматриваются как более надежные с санитарно-эпидемиологических позиций (СанПиН 2.1.4.2496-09).

Вместе с тем в настоящее время в Региональном информационном фонде социально-гигиенического мониторинга (РИФ СГМ) отсутствуют данные качества воды систем централизованного ГВС. Не изучены в сравнительном плане гигиенические показатели, в том числе мутагенные и экотоксические свойства исходной и термически обработанной воды открытой и закрытой систем ГВС. Нет должной оценки риска для здоровья населения, обусловленного воздействием горячей воды. Решение перечисленных вопросов необходимо для корректировки нормативных документов, разработки научно обоснованной системы мониторинга и улучшения качества ГВС.

Это определило актуальность настоящих исследований, которые выполнялись в рамках отраслевой научно-исследовательской программы «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения (на 2006-2010 гг.)»

Цель исследования - научное обоснование рекомендаций по совершенствованию мониторинга и управленческих решений для улучшения качества горячей воды и снижения риска для здоровья населения при

открытой и закрытой системах горячего водоснабжения на основе их комплексной гигиенической оценки.

Объектами исследований служили системы централизованного горячего водоснабжения крупного промышленного центра - г. Каменска-Уральского Свердловской области.

Задачи исследования

1. Сравнительное изучение качества исходной и термически обработанной воды открытой и закрытой систем централизованного горячего водоснабжения на различных этапах её приготовления и транспортировки:

по данным социально-гигиенического мониторинга и производственного контроля за 2006-2011 гг.;

- по результатам исследования экотоксических и мутагенных свойств

воды.

2. Оценка риска для здоровья населения, обусловленного воздействием горячей воды различных систем централизованного водоснабжения на основе эпидемиологических данных, полученных путем анкетирования родителей детей младшего школьного возраста.

3. Научное обоснование рекомендаций по совершенствованию мониторинга и управленческих решений для улучшения качества воды и снижения риска для здоровья населения при открытой и закрытой системах горячего водоснабжения.

Научная новизна работы. Впервые в условиях одного крупного промышленного города проведен сравнительный анализ результатов многолетнего мониторинга качества воды, подаваемой населению открытыми и закрытыми системами централизованного ГВС на различных этапах её приготовления и транспортировки, включая определение экотоксичных и мутагенных свойств. Проведен анализ значения конструктивных и технологических особенностей различных типов систем ГВС в формировании качества воды. Выполнена количественная оценка риска для здоровья детского населения, обусловленного неблагоприятными органолептическими

свойствами горячей воды, как индикаторами её многокомпонентного загрязнения, в дополнение к существующей системе оценки органолептических показателей качества воды по рефлекторному воздействию.

Практическое значение и внедрение результатов работы

Результаты работы явились основанием для внесения дополнений в утвержденный Приказом Федеральной службы Роспотребнадзора № 810 от 30.12.2005 перечень показателей и данных для формирования Регионального информационного фонда социально-гигиенического мониторинга (РИФ СГМ), в котором должны быть представлены результаты проведения фонового, надзорного социально-гигиенического мониторинга и производственного контроля воды централизованных систем ГВС по перечню показателей в контрольных точках.

Предложены дополнения в Федеральный закон от 07.12.2011 № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении», предусматривающие использование наряду со среднегодовыми также максимальных показателей загрязнения горячей воды. Расширены критерии существенного ухудшения качества горячей воды, установленные приказом Роспотребнадзора № 1204 от 28.12.2012 г., в развитие Закона № 416-ФЗ.

По результатам исследований даны предложения по разработке новой редакции СанПиН 2.1.4.2496-09 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения».

В утвержденные городской Думой муниципальные программы («План социально-экономического развития города Каменска-Уральскош до 2014 г.», «Комплексное развитие систем коммунальной инфраструктуры»), в градостроительную документацию («Генеральный план города до 2025 года») включены мероприятия по улучшению качества горячей воды, переводу горячего водоснабжения на воду питьевою качества.

Принята инвестиционная программа ОАО «Водоканал», предусматривающая отказ от хлорирования питьевой воды и переход на её обработку диоксидом хлора.

По результатам настоящей работы обоснована необходимость устранения ряда негативных особенностей, присущих закрытым системам водоснабжения, при переводе на эти системы централизованного ГВС в РФ.

Положения, выносимые на защиту

1. Эффективная водоподготовка не гарантирует удовлетворительного качества подаваемой потребителям горячей воды в связи с возможностью её вторичного загрязнения, которое определяется санитарно-техническим состоянием разводящих сетей как открытой, так и закрытой систем горячего водоснабжения.

2. Использование горячей воды с неудовлетворительными органолептическими показателями — неприятным запахом, повышенной цветностью, как индикаторами её многокомпонентного загрязнения веществами химической и биологической природы, увеличивает риск нарушений здоровья детского населения.

3. Перевод на закрытые системы горячего водоснабжения должен сопровождаться мероприятиями по предотвращению образования галогенсодержащих соединений, продуктов коррозии металлов и обеспечению нормативной температуры подаваемой потребителям горячей воды.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 работ, в том числе 2 - в изданиях, включенных в перечень ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включая 46 таблиц, 6 рисунков и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащего 188 печатных работ (отечественных - 142, иностранных - 46 источников).

Апробация работы. Работа докладывалась и обсуждалась на заседании Учёного совета ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр» Роспотребнадзора, 24.12.2012; симпозиуме «Научно-практическая деятельность органов и организаций Роспотребнадзора по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия населения Урала: 90-летняя история, накопленный опыт и перспективы» в Екатеринбурге, 25.10.2012; Международном форуме «Чистая вода - 2012» в Москве, 07.11.2012; Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность горно-промышленных регионов» в Екатеринбурге, 08.04.2013; Международном симпозиуме «Чистая вода России» в Екатеринбурге, 14-16.05.2013.

Личный вклад автора. Анализ данных многолетнего социально-гигиенического мониторинга и производственного контроля качества горячей воды открытой и закрытой систем водоснабжения, организация исследований мутагенных и экотоксических свойств воды; разработка оригинальной анкеты, подбор групп детей и оценка риска нарушений здоровья детского населения, обусловленных воздействием горячей воды; статистическая обработка, анализ и обобщение материалов исследований проведены автором лично. Доля личного вклада автора составила более 80%.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования. В соответствии с целью и задачами исследования в работе были выполнены: гигиеническая оценка качества, включая экотоксические и мутагенные свойства исходной и термически обработанной воды открытой и закрытой систем горячего водоснабжения на всех этапах её приготовления и транспортировки в городе Каменске-Уральском. Качество воды изучали по среднегодовым, максимальным показателям и проценту проб, не соответствующих гигиеническим нормативам, за период 2006-2011гг. Оценивали риск для

здоровья детского населения от использования горячей воды открытой и закрытой систем централизованного горячего водоснабжения.

Дизайн работы представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Дизайн работы

Анализ отобранных проб проведен с применением современных методов исследований: хромато-масс спектрометрии, жидкостной и газовой хроматографии, атомно-адсорбционной спектрофотометрии по метрологически аттестованным методикам (свидетельство №224.01.07.0522004 МВЧ УНИИМ-ГНУМ, г. Екатеринбург).

Экотоксичность горячей воды исследована с использованием биотеста на гидробионтах «Дафния магна» (ФР.1.39.2001.00283) и тест-системы «Эколюм» (МР №11-1/133-09-М), мутагенная активность определена на

основе микробиологического теста Эймса «Сальмонелла/микросомы» и микроядерного теста (МУ 4110-86).

Оценка риска для здоровья детского населения, обусловленного использованием воды открытой и закрытой систем централизованного горячего водоснабжения, дана на основе эпидемиологических данных, полученных путем анкетного опроса в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ» Р 2.1.10.1920-04.

Материалы и объем исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Материалы и объем исследований__

Объекты исследований Участки отбора проб воды в закрытых и открытых системах Объем исследований (число проб*число исследований)

1 2 3

1. Показатели качества воды

1.1. Органолептические показатели: рН, цветность, мутность, запах, температура. источники ГВС 96

разводящая сеть после водоподготовки и нагрева воды 96

разводящая сеть у потребителей 564

1.2. Санитарно-химические показатели: жесткость, сухой остаток, окисляемость перманганатная, аммиак, нитриты, нитраты, БПК, ХПК, растворенный кислород, кальций, магний, хлориды, сульфаты, алюминий, железо, марганец, кремний, кадмий, свинец, нефтепродукты, медь, цинк, хром, трихлорэтилен, хлороформ, 2,4Д, ПХЦГ, ДДТ, сероводород, четыреххлористый углерод, бенз(а)пирен, бериллий, бор, барий, кобальт, мышьяк, полифосфаты, фенольный индекс, формальдегид. источники ГВС 324

разводящая сеть после водоподготовки и нагрева воды 60

разводящая сеть у потребителей 975

1.3. Микробиологические показатели: ОМЧ, ОКБ, ТКБ, колифаги, сульфитредуцирующие клостридии, легионеллы. источники ГВС 96

разводящая сеть после водоподготовки и нагрева воды 16

разводящая сеть у потребителей 539

Продолжение таблицы 1

1 2 3

2. Показатели мутагенности и экотоксичиости: суммарная мутагенная активность в тесте Эймса и в микроядерном тесте; экотоксичность в биотесте на гидробионтах Дафния мал (а и в люминесцентном бактериальном тесте «Эколюм». источники ГВС 8

разводящая сеть у потребителей 10

3. Оценка органолептических показателей горячей воды и риска для здоровья детского населения, обусловленного её воздействием, путем анкетного опроса родителей детей младшего школьного возраста микрорайон Ленинский (закрытая система ГВС) 83 анкеты родителей детей

микрорайон Трубный (открытая система ГВС) 81 анкета родителей детей

Математическая обработка материала. Математико-статистическую обработку и анализ полученных результатов проводили с применением методов доказательной медицины - вариационной (по критерию Стыодента), непараметрической (по критерию %2) статистики с использованием компьютерной программы STATISTICA Version 10.0.

Результаты исследований и их обсуждение. Город Каменск-Уральский развивался в виде изолированных микрорайонов, расположенных вокруг крупных промышленных предприятий, что обусловило создание в каждом микрорайоне города различных (открытых либо закрытых) систем ГВС и возможность сравнительной гигиенической оценки этих систем в условиях одного крупного промышленного центра.

Гигиенической оценке была подвергнута открытая система ГВС, которая действует в микрорайоне Трубный, и закрытая система ГВС в микрорайоне Ленинский. Общая численность населения - 60 тысяч человек.

Исходной водой для открытой системы ГВС является «сырая» (техническая) вода реки Исеть, которая используется для приема неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод Южных очистных сооружений хозяйственно-фекальной канализации города Екатеринбурга, а также всех крупных предприятий города Каменска-Уральского. Качество

воды реки Исеть не соответствует требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 по среднегодовым показателям запаха, мутности, цветности, содержания железа, марганца, нефтепродуктов, окисляемости перманганатной - превышение составляет 1,2-3,4 раза; превышение максимальных показателей достигает 4,9 раза. Среднегодовое содержание общих колиформных бактерий и колифагов увеличено в 2,1-3,1 раза, максимальное - до 4,3-17 раз; термотолерантных колиформных бактерий - в 27,8 и 174 раза соответственно. По микробиологическим и санитарно-химическим показателям не соответствуют гигиеническим требованиям 40 - 82% проб воды. При этом в последние годы наблюдается тенденция ухудшения качества воды в реке Исеть.

Проведенными исследованиями установлено, что после водоподготовки на ТЭЦ, происходит значительное снижение - до нормативных величин и ниже в горячей воде открытой системы максимальных показателей мутности, цветности, содержания железа, марганца, окисляемости перманганатной (рис. 2). Снижение составило 2,67,6 раза. В готовой горячей воде полностью отсутствуют колифаги, общие колиформные и термотолерантные колиформные бактерии, хотя их содержание в исходной воде было значительным.

Решающее значение для качества горячей воды как открытых, так и закрытых систем водоснабжения, поступающей потребителям, имеет санитарно-техническое состояние наружных водопроводных (разводящих) сетей. Горячая вода открытой системы водоснабжения, соответствующая нормам после водоподготовки, подвергается вторичному загрязнению уже на расстоянии 1,5 км от очистных сооружений (рис. 2). В сравнении с нормативными величинами в горячей воде возрастают до 2,5-3,4 раза максимальные показатели запаха, мутности, цветности, окисляемости перманганатной, концентрации железа. Выявляется микробиологическое загрязнение - общие колиформные бактерии и споры сульфитредуцирующих клостридий.

запах мутность цветность железо окисляемость

перманганатная

0 исходном воды, до водонодготовкн КЗ после водоподготовки ■ в разводящей сети

Рис. 2. Качество воды открытой системы ГВС на этапах её приготовления и транспортировки (кратность отношения фактических величин к нормативным)

Для закрытой системы теплоснабжения используется питьевая вода городского хозяйственно-питьевого водопровода. Показатели качества воды закрытой системы как исходной, так и после нагрева в котельной соответствуют требованиям санитарных норм по среднегодовым и максимальным показателям, за исключением содержания трихлорэтилена, которое в исходной воде и после её нагрева составляет 12 ПДК по максимальному и 9 ПДК по среднегодовому показателям, содержание хлороформа составляет 0,4 ПДК.

В разводящих сетях закрытой, как и открытой системы водоснабжения, при транспортировке горячей воды потребителям происходит существенное ухудшение её качества за счет вторичного загрязнения. Возрастают цветность, запах, мутность, до 1,8-5,5 раза превышающие нормативные величины. Содержание железа увеличивается до 4,2 ПДК, содержание трихлорэтилена снижается до 7,2 ПДК, а хлороформа - не превышает 0,8 ПДК (рис.3).

□ исходной воды, до нагрева

£2 после нагрева В в разводящей сети

Рис. 3. Качество воды закрытой системы ГВС на этапах её приготовления и транспортировки (кратность отношения фактических величин показателей к

нормативным)

Среднегодовые показатели качества горячей воды в разводящих сетях обеих систем превышают нормативные величины по запаху в 1,2-1,4 раза, в закрытой системе ГВС содержание трихлорэтилена составляет 4 ПДК, хлороформа - 0,45 ПДК.

Такие значительные различия в соотношении с ПДК концентраций двух индикаторов галогенсодержащих соединений отражают не столько их фактическое содержание в горячей воде - 20 мкг/л трихлорэтилена и 90 мкг/л хлороформа, а обусловлены 40-кратной разницей уровней самих ПДК - 5 мкг/л для трихлорэтилена и 200 мкг/л для хлороформа. Поэтому следует считать обоснованным контроль этих соединений в воде закрытых систем ГВС при обеззараживании её хлорреагентами. Заслуживает внимание также мнение ряда исследователей о необходимости снижении ПДК хлороформа в питьевой воде (Т.Н. Иксанова, А.Г. Малышева с соавт., 2006).

Наиболее низкое качество горячей воды в разводящих сетях как открытой, так и закрытой систем ГВС по органолептическим показателям наблюдается в теплый период. Это обусловлено массовыми отключениями

ГВС для проведения ремонтных работ, при этом, как правило, не соблюдаются требования по промывке и дезинфекции трубопроводов перед запуском горячей воды.

Сравнительная гигиеническая оценка качества горячей воды, получаемой потребителями открытой и закрытой систем ГВС, проведена по процентам числа проб, не соответствующих требованиям СанПиН 2.1.4.249609, по которым имеются статистически значимые различия между системами (рис. 4).

В закрытая система ГВС ■ открытая система ГВС

0% 50% 100%

Рис. 4. Проценты числа проб горячей воды в разводящих сетях, не соответствующих требованиям СанПиН 2.1.4.2496-09, по которым имеются достоверные различия мевду открытой и закрытой системами ГВС

Во всех пробах воды из разводящей сети закрытой системы ГВС обнаружено превышение содержания трихлорэтилена до 7,2 ПДК. В горячей воде открытой системы ГВС максимальное содержание трихлорэтилена достигало лишь 0,6 ПДК. Повышенные концентрации хлороформа в горячей воде ни одной из систем выявлены не были.

Горячая вода закрытой системы ГВС характеризуется также более высоким процентом проб с повышенным содержанием железа - 18,9 против 4,5% в открытой системе (р<0,05). Горячая вода пониженной до 50° С в сравнении с минимально допустимой температурой (60° С) подавалась потребителям закрытой системы в 21,2% случаев против 3,4% у потребителей открытой системы (р<0,01). Неудовлетворительные показатели качества

трихлорэтилен

температура волы

микробиологические показатели

I

горячей воды закрытой системы ГВС по содержанию трихлорэтилена обусловлены применением жидкого хлора для обеззараживания питьевой воды, используемой в качестве исходной для указанной системы, а железа -отсутствием противокоррозионной обработки. Нарушения температурного режима горячей воды связаны с «тупиковой» схемой её подачи и вследствие этого недостаточной циркуляцией.

В горячей воде открытой системы ГВС в 7,2% выявлены общие колиформные бактерии и споры сульфитредуцирующих клостридий, отсутствовавшие в горячей воде закрытой системы ГВС.

Присутствие в исходной и горячей воде систем ГВС хлорорганических (галогенсодержащих) соединений и возможность загрязнения её солями тяжелых металлов и органическими веществами послужили основавшем для экспериментального изучения экотоксичности и суммарной мутагенной активности такой воды. Нашими исследованиями установлено, что вода городского хозяйственно-питьевого водопровода, подаваемая в качестве исходной в закрытую систему ГВС, до нагрева токсична, индекс токсичности «Т» находится в интервале 20-50 условных единиц по данным лабораторных испытаний на основе люминесцентного бактериального теста «Эколюм» с применением прибора экологического контроля «Биотоке - 10». Помимо экотоксичности, указанная вода обладает мутагенным эффектом в тесте Эймса, проявившимся в превышении фонового числа обратных мутантов (ревертантов) более чем в два раза на штамме микроорганизмов Та-100 с метаболической активацией.

Последующее нагревание паром и хранение в баках-аккумуляторах хлорированной питьевой воды, используемой в качестве исходной для закрытой системы ГВС в микрорайоне Ленинский г. Каменска-Уральского, привело к снижению содержания в горячей воде у потребителей хлорорганических соединений (по максимальным показателям трихлорэтилена с 12 до 7,2 ПДК, а по средним - с 9 до 4 ПДК) и, по-видимому, предотвратило развитие токсических и мутагенных свойств воды.

В разводящих сетях закрытой системы ГВС не выявлена экотоксичность горячей воды по отношению к гидробионтам Дафния магна и бактериям теста «Эколюм», а также суммарная мутагенная активность по отношению к штаммам бактерий сальмонелла Та-98 и Та-100 при прямом тесте и с метаболической активацией.

Экспериментальное изучение воды реки Исеть, подаваемой в открытую систему ГВС, до и после водоподготовки и нагрева (в разводящих сетях) не выявило её экотоксичности и мутагенной активности. Не установлены также мутагенные свойства оцениваемых проб горячей воды разводящих сетей (открытой и закрытой систем ГВС) в тестах Эймса и микроядерном (на лабораторных животных).

Вместе с тем опубликованы результаты исследований о наличии мутагенных свойств в тесте Эймса и экотоксичности по отношению к гидробионтам Дафния магна воды Верх-Исетского водохранилища - верховья реки Исеть (C.B. Кузьмин с соавт., 2012). Следовательно, для окончательного суждения о наличии или отсутствии экотоксических и мутагенных свойств воды открытой системы ГВС г. Каменска-Уральского в связи с непостоянством состава исходной (реки Исеть) и горячей воды необходимы дальнейшие исследования в этом направлении.

Помимо мониторинга качества горячей воды открытой и закрытой систем ГВС в г. Каменске-Уральском, нами была выполнена оценка риска нарушений здоровья населения при использовании в гигиенических целях горячей воды с неудовлетворительными показателями запаха и цветности на основе эпидемиологических данных, полученных путем анкетного опроса потребителей воды. Неудовлетворительные органолептические показатели качества горячей воды мы рассматривали как индикатор её загрязнения веществами химической и биологической природы (В.Г. Мазаев с соавт., 2008). Воздействие этих веществ имело комплексный характер в виде кожной, ингаляционной и пероральной экспозиции (при случайном заглатывании воды).

Проведен анкетный опрос 164 родителей младших школьников, проживающих в микрорайонах Ленинский и Трубный, использующих воду из закрытой и открытой систем ГВС, данные по которым были объединены из-за отсутствия значимых различий среднегодовых показателей запаха и цветности горячей воды обеих систем. Условия проживания в указанных микрорайонах схожи - они расположены на смежных территориях, за пределами санитарно-защитных зон промышленных предприятий, имеют аналогичные характеристики атмосферного воздуха и питьевой воды. Жилые здания и инженерные коммуникации в рассматриваемых микрорайонах не имеют существенных различий по срокам эксплуатации и проценту износа.

Большая часть респондентов обоих микрорайонов - 91,5% отмечала высокую цветность и 70,1% - наличие неприятного запаха горячей воды. При этом установлена взаимосвязь между наличием неприятного запаха горячей воды и частотой жалоб анкетируемых на ухудшение состояния здоровья детей после гигиенических процедур - душа, ванны (табл. 2)

Таблица 2

Зависимость частоты и относительного риска жалоб на нарушения здоровья детей от наличия неприятного запаха горячей воды

Характер и частота жалоб на нарушения здоровья Неприятный запах горячей воды, % Значимость различий Относительный риск, ЯЯ

наличие отсутствие

Зуд и покраснение кожи 34,8 4,3 Х2=9,81 р=0,0017 8,1

Покраснение и чувство жжения в глазах 22,6 2Д Х2=16,19 р=0,00006 10,3

Заболевания дыхательных путей 7,8 0,0 ^=3,89 р=0,04 -

Утомляемость, сонливость 29,8 12,8 Х2=5,18 р=0,022 2,3

Аллергические заболевания кожи 33,0 29,8 3^-0,16 р=0,68 1,1

Заболевания ЖКТ 31,6 14,9 хН73 р=0,02 2,1

При наличии неприятного запаха воды статистически значимо увеличивалась частота жалоб детей на зуд и покраснение кожных покровов, покраснение и чувство жжения в глазах, утомляемость и сонливость, а также желудочно-кишечные заболевания (р<0,05-Ю,001). Зависимость частоты аллергических заболеваний кожи от неприятного запаха воды не отмечена. Неприятный запах горячей воды сопровождался высоким относительным риском жалоб на покраснение и чувство жжения в глазах (1*11=10,3), зуд и покраснение кожи (1111=8,1), менее значителен относительный риск жалоб на утомляемость и сонливость после приема гигиенических процедур (ЛЛ=2.3) и желудочно-кишечные заболевания (ИЯ=2,1).

Наличие высокой цветности горячей воды сопровождалось повышенным относительным риском жалоб на заболевания желудочно-кишечного тракта (Ш1=3,8), зуд и покраснение кожи (1111=3,5). Риск жалоб на аллергические заболевания кожи практически не отличался от единицы (Ш1=1,03). Частота и относительный риск жалоб населения не зависели от типа системы ГВС.

ВЫВОДЫ

1. В условиях крупного промышленного центра - г. Каменска-Уральского установлено несоответствие качества воды открытой и закрытой систем централизованного горячего водоснабжения по ряду показателей гигиеническим требованиям в зависимости от типа системы водоснабжения, качества исходной воды, эффективности водоподготовки, санитарно-технического состояния распределительных сетей.

2. Использование в качестве источника для открытой системы горячего водоснабжения поверхностного водоема - реки Исеть, являющейся также приемником неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод. не гарантирует постоянства состава и безопасности исходной воды, создает повышенные нагрузки на системы водоподготовки и опасность возникновения аварийных ситуаций. Качество воды реки Исеть не

соответствует нормативным требованиям по микробиологическим и санитарно-химическим показателям в 40-82%.

3. Поступающая в качестве исходной в закрытую систему горячего водоснабжения вода хозяйственно-питьевого водопровода содержит повышенные (9-12 ПДК) концентрации трихлорэтилена, 0,4-0,8 ПДК хлороформа, обладает токсичностью в люминесцентном бактериальном тесте «Эколюм» и суммарной мутагенной активностью в тесте Эймса.

4. После эффективной водоподготовки (очистки и нагрева), позволяющей улучшить большинство показателей качества воды до требований санитарных норм, горячая вода как открытой, так и закрытой системы водоснабжения, в результате неудовлетворительного санитарно-технического состояния разводящих сетей, подвергается интенсивному вторичному загрязнению с ухудшением органолептических показателей качества горячей воды обеих систем. В горячей воде закрытой системы водоснабжения в сравнении с открытой системой статистически значимо увеличен по ряду показателей процент проб, превышающих гигиенические нормативы: в 100,0% проб обнаружены повышенные (4-7,2 ПДК) концентрации трихлорэтилена, отсутствующие в открытой системе; в 18,9% проб (до 4,2 ПДК) против 4,5% (до 2,9 ПДК) повышены концентрации железа; в 21,1 против 3,4% проб соответственно понижена до 50 °С температура горячей воды. Микробное загрязнение (споры сульфитредуцирующих клостридий и общие колиформные бактерии) обнаружено в 7,2% проб горячей воды только открытой системы водоснабжения.

5. Эпидемиологические данные, полученные путем анкетного опроса 164 родителей детей - младших школьников, потребителей горячей воды открытой и закрытой систем водоснабжения, показали зависимость частоты и относительного риска жалоб на нарушение здоровья детей от органолептических показателей горячей воды, как индикатора её загрязнения веществами химической и биологическое природы, оказывающими при

приеме гигиенических процедур комплексное воздействие в виде кожной, ингаляционной и пероральной экспозиции (в результате случайного заглатывания). При наличии неприятного запаха воды возрастал относительный риск жалоб на покраснение и чувство жжения в глазах (1111=10,3), зуд и покраснение кожи (Ю1=8,1), желудочно-кишечные заболевания (Ш*=2,1). При повышенной цветности (наличии «ржавого» цвета) воды увеличивался относительный риск жалоб на зуд и покраснение кожи, желудочно-кишечные заболевания (ЯЯ=3,5 - 3,8).

6. Сравнительное изучение качества воды открытых и закрытых систем централизованного горячего водоснабжения показало преимущества закрытой системы по стабильному качеству исходной воды и эпидемиологической безопасности - отсутствию микробного загрязнения и присущие ей недостатки: образование галогенсодержащих соединений при обеззараживании воды жидким хлором, продуктов коррозии металлов и пониженную температуру воды в местах водоразбора. Разработанные управленческие решения направлены на улучшение качества горячей воды и снижение риска для здоровья населения при использовании открытых систем, устранение негативных особенностей действующих и внедряемых па территории Российской Федерации закрытых систем водоснабжения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основании результатов проведенных исследований научно обоснована система совершенствования мониторинга.

Предложены дополнения в утвержденный Приказом Федеральной службы Роспотребнадзора № 810 от 30.12.2005 г. перечень показателей и критических точек для контроля обеих систем ГВС. Целесообразно внесение дополнений в Федеральный Закон от 07.12.2011 № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении», предусматривающих использование наряду со среднегодовыми также максимальных показателей загрязнения горячей воды.

В установленные приказом Роспотребнадзора № 1204 от 28.12.2012 г., в развитие Закона № 416-ФЗ, критерии существенного ухудшения качества горячей воды для принятия управленческих решений предложены дополнения, которые предусматривают необходимость оценки в горячей воде следующих показателей: аммиака (критерий существенного ухудшения 5 ПДК), нитратов (5 ПДК), жёсткости (до 15 мг-экв/л), марганца (до 10 ПДК), окисляемости перманганатной (до 20 мг 02/дмЗ), температуры (ниже 55°С), трихлорэтилена (10 ПДК). Неблагоприятные органолептические показатели качества горячей воды, как индикатор химического и биологического загрязнения, следует оценивать не только по рефлекторному воздействию, но и как доказанный фактор риска для здоровья населения.

Управленческие решения по улучшению качества воды существующей открытой системы ГВС предусматривают проведение водоохранных мероприятий для реки Исеть, а в перспективе - отказ от использования её в качестве источника исходной воды для систем ГВС с заменой альтернативными водоисточниками, соответствующими санитарным требованиям. Следует увеличить запас производительности очистных сооружений открытой системы ГВС, что позволит гарантировать эффективность водоподготовки при непостоянстве состава воды в реке Исеть.

Результаты наших исследований указывают на то, что запланированному до 2018 г. переводу открытых систем ГВС в закрытые на территории РФ, должно предшествовать устранение ряда присущих закрытым системам негативных конструктивных и технологических особенностей. С целью снижения содержания хлорорганических соединений в воде закрытых систем ГВС необходимо проводить коагуляцию и предварительную очистку воды до её первичного хлорирования. Перед нагревом воды, аккумулированием её в накопительных баках и подачей в распределительную сеть следует проводить «отдувку» для удаления летучих хлорорганических соединений. Переход на дезинфекцию воды диоксидом хлора, «Дезавитом», ультрафиолетовым облучением позволит предотвратить

образование в воде хлорорганических соединений. Для снижения концентраций железа и марганца в закрытых системах ГВС необходима противокоррозионная обработка исходной воды, а также защита стальных труб транспортных сетей от коррозии. При проектировании закрытых систем ГВС необходимо с целью обеспечения нормативного качества и температуры воды предусматривать условия для её циркуляции.

При эксплуатации открытых и особенно закрытых систем ГВС следует не допускать перерывов в водоснабжении и снижения давления, которые приводят к ухудшению органолептических показателей воды, регламентировать периодичность промывок, дезинфекции, обработки сетей и баков-аккумуляторов горячей воды, сроков ремонта с ежегодной заменой не менее 10% сетей. Целесообразно оборудование локальных (домовых, квартальных) установок по доочистке и подогреву горячей воды.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Плотко Э.Г. Гигиеническая оценка различных систем централизованного горячего водоснабжения крупного промышленного центра (на примере города Каменска-Уральского Свердловской области) / Э.Г. Плотко, Е.А. Борзунова, Д.Н. Козловских // Охрана здоровья населения промышленных регионов: стратегия развития, инновационные подходы и перспективы: матер. Всеросс. науч.-практ. конф. с международным участием. - Екатеринбург, 2009. - С. 126-130.

2. Козловских Д.Н. Гигиеническая оценка суммарной мутагенной активности систем централизованного горячего водоснабжения / Д.Н. Козловских// Здравоохранение РФ.-2011,- №4.- С. 27.

3. Козловских Д.Н. Комплексная гигиеническая оценка качества горячей воды различных систем централизованного водоснабжения города Каменска-Уральского Свердловской области / Д.Н. Козловских // Уральский медицинский журнал. - 2012. - № 10. - С. 22-26.

4. Козловских Д.Н. Мониторинг качества воды и оценка риска нарушений здоровья детского населения при использовании открытой и закрытой систем централизованного горячего водоснабжения в г. Каменске-Урапьском / Д.Н. Козловских // Экологическая безопасность горнопромышленных регионов: тр. междун. науч.-практ. конф. -Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2013. - С. 54-58.

5. Козловских Д.Н. О гигиенических особенностях открытых и закрытых систем централизованного горячего водоснабжения крупного промышленного центра / Д.Н. Козловских // Чистая вода России: матер. XII Международного симпозиума, 14-16 мая 2013 г., г. Екатеринбург. -Екатеринбург, 2013. - С. 418-420.

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ

БПК - биохимическое потребление кислорода ГВС - горячее водоснабжение ГХЦГ - гексахлорциклогексан

ДДТ - дихлордифенилтрихлормегилметан (инсектицид)

ОКБ - общие колиформные бактерии

ОМЧ - общее микробное число

ТКБ - термотолерантиые колиформные бактерии

ХПК - химическое потребление кислорода

2,4 Д - производные хлорфеноксиалкилкарбоновых кислот (гербицид)

КОЗЛОВСКИХ ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ И УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ

СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ КРУПНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА

14.02.01 - гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Автореферат напечатан по решению Объединенного совета ДМ 350.003.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук при ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадоора от 17.05.2013 г.

Подписано в печэтъ 17.05.2013 г. Формат 60х84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 225. Отпечатано в топографии ГБОУ ВПО УГМА Минздрава России, г. Екатеринбург, ул. Репина, 3.