Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническое обоснование условий водопользования в связи с эвтрофированием водоемов

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВИЙ ГІГІЄНІЧНИЙ ЦЕНТР

’ На правах рукопису

СТАНКЕВИЧ ВАЛЕРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

ГІГІЄНІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ УМОВ ВОДОКОРИСТУВАННЯ В ЗВ'ЯЗКУ З ЕВТРОФУВАННЯМ ВОДОЙМ

"Гігієна" -14.00.07

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук

Київ -1996

Робота виконана в Українському науковому гігієнічному центрі Міністерства охорони здоров’я України

Наукові консультанти: -

Доктор медичних наук, професор Сердюк Андрій Михайлович Доктор медичних наук, професор Волощенко Олег Гнатович

Офіційні опоненти:

Доктор медичних наук,проф.Бондаренко Валентина Іванівна Доктор медичних наук Глоба Леонід Іванович Доктор медичних наук, Карачов Іван Іванович

Провідна установа: Національний медичний університет

Захист відбудеться "___"____________1996 р. на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д01.37.02. при Українському науковому гігієнічному центрі за адресою:253660, м.Київ-94, вул. Попудренко, 50

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського наукового гігієнічного наукового центру, м.Київ-94, вул. Попудренко, 50. '

Автореферат розіслано "________________________"_ 1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат медичних наук Селезньов Б.Ю.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми.

В сьогоденні головним питанням, пов'язаним з деградацією вод. них об'єктів, є антропогенна евтрофікація. Високий рівень трофності поверхневих вод пов'язаний, в першу чергу, з надмірним навантаженням на водойми основних біогенних елементів (фосфору і азоту), які надходять із стічними водами та поверхневим стоком сільськогосподарських угідь (ОуегЬеск І.,1974;Н.Ф.Реймс, А.В. Ябло-ков, 1982).

При інтенсивній антропогенній евтрофії водосховищ порушується збалансованість екосистеми. Це порушення пов'язане з розвитком фітопланктону і вищої водної рослинності, що намагаються використати будь-яку надлишкову кількість поживних речовин, збільшуючи свою біомасу. Порушення рівноваги екосистеми відбувається внаслідок обмеження розповсюдження і розвитку популяцій гетеротрофних організмів. Це порушення призводить до відставання деструкційних процесів від продукційних, а отже, до накопичування в водосховищі органічної речовини (С.В.Богоцький, В.А.Тайн, 1985; ваіуаге Н.,1992).

Негативна роль антропогенної евтрофії посилюється численними проявами токсичних властивостей водоростей внаслідок прижиттєвого виділення біологічно активних речовин, а також при розпаді фітомаси (Ю.А.Кирпенко та ін.1977,Т.І.Біргерта ін. 1973).

Існуюче санітарне законодавство по якості поверхневих вод в місцях водокористування містить надто обмежені вимоги до вмісту біогенних речовин(СанПин №4630-8В). Нормування здійснюється по показниках біохімічної потреби кисню. При цьому , як правило, враховується величина БПК, яка збільшується за рахунок легко-окислюємих органічних речовин, що скидаються в водосховище в

складі стічних вод, а також важкоокислюємих органічних і мінеральних сполук, що містять азот і фосфор. Останні, в процесі лімнологічних перетворень, різко погіршують якість води не тільки за рахунок збільшення БПК, зниження розчиненого кисню, але й приводять до зростання вмісту азоту аміаку, нітрітів і нітратів.

Крім того, синьозелені водорості в період інтенсивного розмноження і особливо при відмиранні надають воді неприємного присмаку та запаху, збільшують кольоровість та мутність, знижують прозорість, сприяють зростанню бактеріального забруднення, що не завжди повністю усувається при обробці води на водогонах (Л.В.Григор'єва та ін. 1985, Н.Н.Квітницька,1972).

При надходженні на очисні споруди водопостачальних станцій синьозелені водорості можуть порушувати нормальну роботу фільтруючих установок, різко збільшуючи тривалість фільтроциклу.

Експериментальні дослідження показують, що 1,0 мг/л фосфору, додатково внесеного в воду, приводить до збільшення біомаси планктонних форм бактерій (головним чином ціано-бактерій ) в одному циклі лімнологічних перетворень до 80-100, мг/л по сухій вазі. При розпаді цієї кількості біомаси БПК води зростає в 15-20 разів і перевищує вимоги " Правил охраны поверхностных вод от загрязнения” в 5-6 разів. Проте, кількисний скид фосфатів в водойми в складі стічних вод не регламентується санітарним законодавством.

Що до азоту, то зараз нормується аміак - ГДК- 2 мг/л, нітрати -45 мг/л, нітрити -3,3 мг/л. Нормування їх проведено без урахування впливу на розвиток процесу евтрофікації. Разом з тим, внесення речовин, що містять азот, в водойми на рівні ГДК приводить до такої стимуляції первинної продукції бактеріолланктону, при розпаді якого вміст азоту аміаку зростає до рівня, що перевищує ГДК в воді водосховищ в 4-5 разів, а азоту нітритів - до величини 20-30 мг/л, яка перевищує ГДК в 7-8 разів.

Крім того, в процесі трансформації органічних сполук з великою кількістю азоту в воді евтрофних водойм має місце накопичування нітритів і нітратів. В присутності останніх, при наявності вторинних амінів, що надходять в складі стічних вод ряду підприємств синтезу азоту, нафтопереробної промисловісті та інших, відбувається синтез канцерогенних ІЧ-нітрозамінів (Сазіедпаїо М.,МісЬеІоп., \Л/аІпег Е.А. 1982).

Таким чином, існуючі нормативи не враховують в повній мірі процеси трансформаціі біогенних речовин, що надходять в водойми, приводять до інтенсивної евтрофії та різко погіршують якість води і санітарні умови водокористування.

В цьому зв'язку виникає необхідність відповідного перегляду санітарних вимог і введення додаткових нормативів вмісту основних біогенних елементів в воді водойм з урахуванням біологічної трансформаціі їх в органічні речовини.

На розвиток процесу евтрофії водойм має вплив ще один істотний чинник - температура води ( Т.Н.Філатова та ін. 1977). При скиді нагрітих вод ТЕС і АЕС якість води в результаті розвитку температурної евтрофікації помітно погіршується.

Актуальність обраної для дисертаційної роботи теми обумовлена необхідністю розробки гігієнічних підходів до оцінки процесів евтрофії поверхневих вод, об'єктивною потребою гігієнічного обгрунтування методів водопідготовки в комунальному водопостачанні.

Мета роботи. Встановлення закономірностей формування якості води поверхневих водойм, опрацювання еколого-гігієнМних критеріїв оцінки евтрофних водойм і гігієнічна регламентація умов водокористування в зв'язку з антропогенною евтрофією.

Відповідно до поставленої мети в завдання дослідження входило:

1. Виявити основні чинники негативного впливу антропогенної евтрофії на якість води водойм, умови господарсько-рекреаційного та

питного водокористування.

2. Встановити механізми розвитку евтрофії водойм та закономірності формування якості води, що визначать гігієнічні умови водокористування.

3. Визначити умови і окремі сторони механізму утворення канцерогенних ІМ-нітрозамінів в воді евтрофних водойм в зв'язку з процесами бактеріального самоочищення.

4. Розробити гігієнічні критерії оцінки евтрофних водойм з точки зору санітарних умов водокористування, а також встановити вимоги до гігієнічної регламентації вмісту в воді основних біогенних елементів, температурного чинника, що визначають розвиток процесів евтрофії.

5. Обгрунтувати гігієнічні рекомендації для здійснення контролю за санітарним станом, умовами використання води евтрофних водойм та засобами профілактики евтрофії.

6. Вивчити залежність між питним водопостачанням з евтрофних водосховищ та певними показниками захворюваності населення.

Наукова новизна дослідження. На основі узагальнення та аналізу результатів власних досліджень вперше науково обгрунтовані еко-лого-гігієнічні критерії оцінки евтрофних водойм і визначені оптимальні санітарні умови водокористування при підвищеній трофності водних об'єктів.

Розроблені принципи еколого-гігієнічної регламентації вмісту біогенних елементів в водоймах при водовідведенні в них стічних вод

і норматив скиду нагрітих вод.

При використанні для питного водопостачання високоевтрофних водойм обгрунтована необхідність гігієнічної регламентації вмісту органічних речовин в питній воді в зв'язку з утворенням тригалогенме-танів після хлорування.

На підставі аналізу динаміки трансформації багатих на азот продуктів розпаду біомаси водоростей доведена можливість утворення канцерогенних М-нітрозамінів в воді високоевтрофних водойм та розкриті окремі сторони механізму цього процесу.

Теоретичне значення. Розкриті основні механізми розвитку антропогенної евтрофії включно з явищами неругульованого розвитку фітопланктону в високоевтрофних водоймах.

Науково обгрунтована необхідність гігієнічної регламентації надходження в водойми основного лімітуючого евтрофію біогенного елементу фосфору з урахуванням їх асиміляційної спроможності. Розкриті окремі сторони механізму регулюючої ролі азоту в розвит-' ку основних типів самоочищення (гетеро- и аутотрофного). Встановлено, що механізм утворення М-нітрозамінів в воді водойм пов'язаний з процесами біологічної трансформації багатих на азот речовин, вкючаючи сольові форми азоту, що підвищує адаптаційні можливості водної мікрофлори при зростанні антропогенного тиску на водойми.

В роботі запропонований принципово новий підхід до гігієнічної регламентації надходження фосфору в водойми, температурного нормативу скидної води охолоджуючих систем підприємств енергетики, як основних чинників евтрофії, а також встановлено орієнтовний вміст органічної речовини з точки зору умов мінімізації утворення тригалогенметанів в питній воді при хлоруванні, що дозволяє розв'язувати деякі практичні завдання держсаннагляду в цій галузі.

Впровадження наукових розробок. Дисертаційні дослідження одержали впровадження в слідуючих документах:

1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения : СанПиН N4630-88/1^3 СССР.

2. Санитарные правила проектирования, строительства и екс-плуатации водохранилищ : СанПиН 1МЗЭ07-85/МЗ СССР.

-8-

3. Визначення гранично-допустимих скидів біогенних елементів (фосфор) в складі стічних вод при скиді в водосховище : Методичні рекомендації /МОЗ УРСР. - Київ; 1987.

4. Методичні рекомендації по санітарно-гігієнічному контролю за випуском нагрітих вод в водойми. - Київ : МОЗ УРСР, 1984.

5. Методичні рекомендації по санітарній охороні поверхневих водойм від забруднення пестицидами і мінеральними добривами, що надходять з поверхневим стоком сільськогосподарських угідь. - Київ : МОЗ УРСР, 1988.

6. Методичні рекомендації по виявленню та визначенню М-нітрозамінів в воді. - Київ : МОЗ УРСР, 1988.

7. Санітарний контроль за вмістом тригалогенметанів в воді при знезаражуванні хлором /- Київ : МОЗ УРСР, 1989.

8. Газохроматографічна методика визначення органічного вуглецю в воді. - Київ, 1988. - Інформ. лист /КНДІЗКГ, РЦНМІ МОЗ УРСР.

9. Фрагменти дисертації включені в глави посібника для лікарів "Санітарно-бактеріологічне і вірусологічне дослідження води ". Київ : Здоров'я, 1981.

Розроблено і запроваджено десять раціоналізаторських пропозицій, що стосуються методів аналізу води по визначенню діетиламіну, сумарного визначення [М-нітрозамінів, концентрування мікро-домішок органічних речовин із води, а також прилади для моделювання водотоків, що дозволяє вести спостереження за динамікою санітарно-хімічних і бактеріологічних показників в експериментальних умовах.

Особистий вклад автора. Організація та безпосередня участь у виконанні досліджень по всіх розділах дисертації. Формування мети, задач, програм, визначення напрямку досліджень, їх обсягів та методів. Науковий аналіз та узагальнення результатів досліджень. Наукове обгрунтування та розробка нормативно-методичних доку-

ментів, їх впровадження в науку та практику охорони здоров'я. Матеріали досліджень, виконаних разом із співробітниками лабораторії санітарної охорони водойм НДІ загальної та комунальної гігієни ім. О.М. Марзєєва, становлять не більше 15 % обсягу роботи.

Апробація роботи. Окремі результати, що містяться в роботі, доповідалися і обговорювалися на слідуючих наукових форумах: -Всесоюзна конференція "Оцінка і класифікація якості поверхневих вод для водокористування" /м.Харків,1979/, - Всесоюзна конференція "Мікробіологічні методи боротьби з забрудненням навколишнього середовища" /м.Г1ущино,1979/,- Всесоюзна нарада "Стан і перспективи розвитку наукових робіт та виробництва синтетичних миючих засобів у XI п'ятирічці"/м.Київ, 1979/, - Всесоюзна кон-

ференція "Енергетика і довкілля" /м.Мінськ,1980/, - І Всесоюзна конференція "Мікробіологія очистки води" /м.Київ,1982/,- IX Всесоюзна конференція "Гігієнічне вивчення біологічного забруднення навколишнього середовища" /м.Москва,1983/, - Всесоюзна конференція "Методи аналізу об'єктів навколишнього середовища" /м.Москва,1983/, - III Всесоюзний симпозіум "Антропогенна евтро-фікація природних вод" /м.Чорноголовка,1983/, - Всесоюзна конференція "Продовольча програма СРСР і комплексні проблеми села" /м.Київ,1984/, Всесоюзна конференція "Актуальні проблеми гігієнічного регламентування хімічних факорів в об'єктах довкілля" /м.Перм, 1989/, - наукова конференція "Гігієна навколишнього середовища" /м.Київ,1984/, XI з'їзд гігієністів Української РСР /м.Львів,1986/, Республіканська наукова конференція "Гігієна навколишнього середовища"/м. Київ, 1989/.

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 23 друкованих праці ( в т.ч. 2 монографії).

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 7 глав, висновків, додатків і списку літератури.

Загальний обсяг роботи становить 415 сторінок машинописного тексту (основний зміст - 367) і включає 56 ілюстрацій та 34 таблиці. Бібліографія містить 426 найменувань.

Основні положення, що виносяться на захист.

1. Антропогенна евтрофія поверхневих водойм, обумовлена нере-гульованим надходженням фосфору, приводить до глибоких екологічних змін - масового розвитку планктонних форм синьозеле-них водоростей, що є найбільш важливим чинником негативного впливу на якість води водойм та визначає санітарно-гігієнічні умови водокористування.

2. Встановлення закономірностей розвитку евтрофії, пов'язаних з

динамікою надходження біогених елементів, дозволило обгрунтувати гігієнічні підходи і принципи щодо нормування скидів в поверхневі водойми основного, лімітуючого цей процес, екологічно вагомого елементу - фосфору. •

3. Високі концентрації органічних речовин в воді високоевтрофних водойм не тільки ускладнюють умови водопідготовки питної води на водопостачальних станціях з точки зору органолептичних показників, але знижують до мінімуму знезаражуючий ефект хлорування, приводять до утворення високотоксичних тригалогенметанів, а в окремих випадках в евтрофних водоймах має місце утворення канцерогенних Г\І-нітрозамінів, особливо в місцях скиду багатих азотом специфічних виробничих стічних вод.

4. До числа важливих чинників, що викликають локальну евтрофію континентальних водойм, слід віднести скиди нагрітих вод підприємств теплоенергетики, як основних водокористувачів. Це дозволило науково обгрунтувати температурний регламент скиду нагрітих вод в поверхневі водойми.

5. Аналіз опосередкованих взаємозв'язків між показниками захворюваності населення і показниками якості води евтрофних водойм

свідчить, що евтрофія є одним з головних чинників антропогенного впливу на водойми і може мати певний вплив на здоров'я населення при використанні евтрофних водойм для питного водопостачання.

Зв'язок досліджень з проблемним планом розвитку медичної науки.

Дослідження виконані автором у НДІ загальної та комунальної гігієни ім. О.М.Марзєєва Українського наукового гігієнічного центру згідно з планом науково-дослідних робіт МОЗ України та госпрозрахункових робіт в 1977-1989 рр., в яких він приймав участь як керівник та відповідальний виконавець: “Вивчення впливу антропогенної ев-трофії на якість води, умови водокористування та розробка гігієнічних критеріїв оцінки евтрофних водойм” (1986), N ДР 01821003327; “Встановити особливості прояву токсичності фенолу і токсина синьо-зелених водоростей в межах температур 20-30° С на гідробіонтах та дрібних теплокровних тваринах” (1980), N ДР 79010950; “Розробка гігієнічних нормативів температурного режиму водойм з метою регулювання скиду термальних вод в водойми" (1981), N ДР 79010950; “Гігієнічні умови використання води непитної якості для міських потреб" (1989); - N 01.85.0068291; “Санітарний стан водних ресурсів басейну р.ЗахІдний Буг (поверхневі та підземні води)" (1985);М ДР 01.84.0050540; “Гігієнічна оцінка впливу відходів доменного виробництва на санітарний режим р.Дніпро в районі м.Дніпродзержинська” (1983), N ДР 01.83.0044338; “Гігієнічна оцінка санітарного стану водойм у м.Києві у зв'язку з скидом стічних вод Бортницької станції аерації (БСА) та реконструкцією блока Київської ГЕС для роботи у режимі ГЕС-ГАЕС” (1985).

Методологія та методи дослідження. їх обсяг.

Вивчення особливостей розвитку анїропогеної евтрофікації водних об'єктів здійснювалось в натурних умовах, переважно на водосховищах Дніпровського каскаду та Південного Бугу із залученням даних по іншим,водоймам, а також в лабораторних умовах з відівг

ренням різних концентраційних та температурних режимів води, умов змішування та швидкості течії в модельних водоймах-акваріумах. При синтезі канцерогенних нітрозамінів у водному середовищі змодельовані різні параметри якості середовища. Застосовувались загальновідомі санітарно-хімічні і санітарно-бактеріологічні методи досліджень. Крім того, нами були модифіковані методи визначення загального азоту і газохроматографічного визначення органічного вуглецю, хлороформу і діетиламіну у воді. Для обробки матеріалів по окремим експериментам застосовувались методи багатофакторного кореляційно-регресивного аналізу і метод двофакторного сімплекс-сумаційного плану на шостикутнику.

При виконанні роботи було проведено 20738 санітарно-хімічних та 13372 санітарно-бактеріологічних аналізів води.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У вступі обгрунтовується актуальність теми дисертації, дається коротка довідка про негативну роль антропогенної евтрофії водойм, визначаються мета та головні задачі роботи, стисло викладено зміст дисертації та сформульовано основні результати, що виносяться на захист.

Першу главу дисертації присвячено огляду літератури щодо питань евтрофії та формування якості води. Наводиться стислий огляд одержаних у цьому напрямку результатів робіт Сидоренко Г.І., Буяновської А.А., Комінського B.C., Сіренко Л.А., Топачевського А.В., Авакяна А.Б., Григор'євої Л.В., Кас'яненка А.М., Примаченко П.Д., Де-нисової А.Н., Протасова А.А., Багдасарян Т.А., Підопличко В.А., Ко-шелевої С.І., Севостьянова В.І., Кафтаннікової О.Г., Квітницької Н.М., Шандали М.Г., Звіняцьківського Я.Й., Толстопятової Г.В., Оксіюк

О.П., Вознесеньського В.А., M.Selva, L.Horvath, G.Lee, Sill, M.Risinal, Srolnoky і ряду інших авторів.

Визначаються суттєві ускладнення при можливості використання

води евтрофних водойм для питних потреб, з урахуванням процесу формування якості поверхневих вод при відведенні в них стоків населених місць.

Основні результати і висновки

Другу главу присвячено об'єктам та методам дослідження, застосованих для розкриття особливостей механізму евтрофікаційних процесів і їх негативного впливу на якість води та умови водокористування з гігієнічних позицій.

У третій та четвертій главах наведені результати вивчення лімітуючої ролі основних біогенних елементів у розвитку евтрофії та формуванні якості води. Проведені лабораторні і натурні дослідження дозволили встановити, що фосфор є основною лімітуючою біогенною речовиною, що визначає інтинсивність прояву евтрофії водойм. Так, якщо порівняти показники БПК в різні відрізки часу в залежності від кількості внесеного фосфору і існуючі вимоги " Правил охорони поверхневих вод від забруднення", то виявляється слідуюча закономірність : збільшення кількості фосфору до рівня 0,15 мг/л приводить до зростання БПК до 2,84 мг02/л , що є верхньою межею допустимого рівня цього показника в водоймах першої категорії водокористування. Разом з тим, як показали дослідження, період із підвищеним рівнем БПК в інтервалі величин верхньої межі вимог згаданих вище "Правил” триває від 5 до 10 діб, після чого спостерігається зниження показника до величин, що допускаються нормативами. Збільшення концентрації додатково внесеного сольового фосфору до рівня 0,19 мг/л приводить до більш помітного збільшення БПК, що перевищує вимоги "Правил..." (З мг/л розчиненого кисню) для першої категорії водокористуванні? і наближається до нормативної величини тільки наприкінці спостережень ( 30 доби ). При внесенні сольового фосфору в річкову воду в кількості 0, 3 мг/л величина БПК в експерименті зростає до рівня, що перевищує вимоги до

водойм другої категорії водокористування -7,72 мг02/л, і лише наприкінці спостережень, на межі доби знижується до рівня, регламентованого “Правилами...".

Велика кількість додатково внесенного фосфору (> 1 мг/л) призводила до збільшення величини БПК вище нормативів, встановлених існуючим санітарним законодавством в декілька разів. Таким чином, як показали проведені експерименти, нетоксична і нешкідлива речовина, якою є сольовий фосфор, викликає значне погіршення якості води нижче допустимих нормативів існуючого санітарного законодавства. Збільшення таких показників, як окис-ність і БПК, є свідченням росту трофності водойм.

Процес збільшення трофності водойм тісно пов'язаний і з іншим компонентом, що належить основних біогенних речовин - азотом. Додання фосфору в концентрації 0, 03 мг/л призводило до збільшення вмісту азоту аміаку на 20-25 добу спостереження більш ніж в 2 рази. Разом із тим, починаючи із 25 доби, має місце тенденція до зниження його вмісту.

Додання фосфору в кількості 0,3 мг/л і більше призводило до утворення азоту аміаку до кінця спостережень в кількості, що перевищує існуючі ГДК ( 2 мг/л ) для води водойм, а в періоди максимального підйому кількість азоту в річковій воді перевищувала ГДК в

2 рази.

Вміст сольового фосфору по результатах багатофакторного кореляційного аналізу майже зі всіма показниками, що аналізувалися в натурних дослідженнях, має чіткий взаємозв'язок. Діапазон міри прояву кореляційного зв'язку лежав в межах від слабої до середньої сили.

Наявність кореляційного зв'язку фосфору з всіма вказаними показниками в наших дослідженнях свідчить про важливість цього елементу для процесів ,що вивчалися. Разом із тим помірні значен-

ня коефіцієнтів парної кореляції можуть бути пояснені високою лабільністю цього показника. Оскільки більша частина проб була відібрана влітку, сольовий фосфор активно поглинався фітопланктоном по мірі його надходження в воду при деструкції органічної речовини біомаси того ж фітопланктону. Підтверджується це чітким зв'язком органічного та загального фосфору з показниками ХПК, перманганатної окисності органічного вуглецю та БПК. Ці показники в найбільшій мірі характеризують біопродуційні процеси в водоймах.

Аналогічні кореляційні зв'язки мали місце при співставленні концентрацій органічного і загального фосфору в воді водойм.

Азот, не будучи лімітуючим біогенним елементом, в чималій мірі визначає характер самоочищення в водоймах. При цьому можливі два шляхи розвитку самоочищення : гетеротрофний і аутотрофний. Перший із них більш енергоміський і проходить, головним чином, за рахунок мікрофлори, що надходить в водойми ззовні в складі стічних вод та з поверхневим стоком з водосбірної території. Другий шлях пов'язаний з розвитком самоочищення за рахунок власної мікрофлори водойми. Він меньш енергоміський, більш тривалий і потребує обов'язкової участі азотфіксуючої мікрофлори. Обидва ці процеси не відбуваються ізольовано один від одного, і в натурних умовах переважання одного процесу над іншим має різне гігієнічне значення для умов водокористування.

Так, розвиток гетеротрофного самоочищення приводить до швидкого і ефективного зниження вмісту забруднень,що надходять в водойму, включаючи надходження органічних біогенних речовин в складі стічних вод. При цьому якість води змінюється вбік зменшення концентрацій забруднюючих органічних речовин із переважним розвитком бактерій гетеротрофів.

Розвиток аутотрофного самоочищення призводить на перших

' -16-етапах до зменшення вмісту біогенних речовин в воді, проте надалі, в результаті інтенсивної азотфіксації і фотосинтезу, відбувається са-мозабруднення водойм біомасою фітопланктону, що різко збільшується. При цьому якість води по показниках, що визначають умови водокористування, погіршується (зменьшується вміст розчиненого кисню, збільшується БПК, окисність, азот аміаковий, завислі речовини, підсилюються запах, присмак, вода набуває забарвленості). Головну регулюючу роль при цьому, що спрямовує самоочищення по гетеротрофному або аутотрофному шляху в воді, грає азот, тобто та початкова кількість азоту в забруднені, що поступає в водойму. На це вказує динаміка і характер кореляційних зв'язків бактерій, що мають нітратредукуючі властивості. Так, кількість їх помітно ( в 2 і більше разів ) збільшується у порівнянні з гетеротрофами при збільшенні біомаси водоростей (високі значення коефіцієнтів парної кореляції з кількістю завислих речовин).

Проте, як показали наші дослідження, важлива не стільки кількість азоту, скільки співвідношення, в яких поступає фосфор і азот в водойми. Якщо на одиницю біологічно асимільованого фосфору в водоймі знаходиться достатня кількість азоту органічного або амонійного, самоочищення розвивається по гетеротрофному типу з великим споживанням кисню і швидким очищенням води від забруднень.

В разі, якщо на ту ж одиницю фосфору припадає недостатня кількість азоту, треба очікувати розвитку процесу самоочищення по аутотрофному типу з переважним розвитком фотосинтезуючих азотфіксаторів, що при достатньо високому рівні інсоляції призводить до погіршення умов водокористування по гігієнічним критеріям.

На перших етапах цього процесу , як показали результати бага-тофакторного кореляційного аналізу, відбувається збільшення вмісту розчиненого кисню за рахунок фотосинтезу і зниження мінеральних

форм основних біогенів - фосфору і азоту. Проте, нерегульоване зростання біомаси після досягнення нею певного рівня з початком відмирання фітопланктону призводить до того, що якість води різко погіршується. При цьому катастрофічно знижується вміст розчиненого кисню (до 1-2 мг02/л), що витрачається на окислення органічних речовин в воді, збільшується вміст азоту аміаку, нітратів, нітритів. Збільшення азоту аміаку, нітратів і нітритів переважає в цьому випадку первинну кількість азоту, яка була в воді, в кілька разів. Відбувається погіршення якості води по гігієнічним критеріям відповідно до існуючих нормативів від декількох разів до 1-2 порядків в межах того рівня біологічної продуктивністі, що визначається вмістом загального фосфору в воді водойми.

В роботі наведені графічні характеристики багатофакторного ре-гресійного аналізу залежностей показників ВПК, ХПК, а також біогенів, розчиненого кисню, бактеріологічних та інших показників між собою. Один з них наведений на малюнку 1.

Кажучи про інтенсивність самоочищення і регулюючу роль азоту в евтрофних водоймах, на підставі виконаних експериментів можна зробити висновок, що найбільш несприятливе співвідношення фосфору до азоту лежить на рівні 1:10 - 1:30. В біомасі фітопланктону ці співвідношення лежать в межах 1:16 - 1:20.

В процесі біологічного очищення стічних вод, яке ефективне головним чином в відношенні усування азоту, ці співвідношення зменьшуються в несприятливу сторону. Тому, для зниження трофічного рівня водойм при скиді стічних вод, треба проводити-усування фосфатів із біологічно очищенних стічних вод шляхом глибокого очищення (доочищення).

В цілому про трофічний рівень водойм найбільш імовірно можна судити по кількості загального фосфору, що знаходиться в водному об'єкті.

Характер залежностей показників БПК5 та ХПК по результатам багато-факторного регресійного аналізу санітарно-хімічних та бактеріологічних показників проб води евтрофних водойм

ХПК

Нітрифікатори

Протеоліти

0.7771

0.3407

Ентерококи

БГКП

3КБ

06093 0 5712

0.5159

Фосфор загальний

Фосфор органічний

Фосфати

0.4049

Азот органічний

0 Азот нітратів 0 Азот нітритів 0 Азот аміаку

Вуглець органічний

БПК.

Перманганатна окисність

Розчинений 02

0.526

Завислі речовини ------1------1-----

0 9609 0.9871

0 8456

0 979 0 8474

0 9957

0.9956

БПК5

Нітрифікатори

Протеоліти

0 9023

0.4362

Ентерококи

БГКП

3КБ

0 7944 0 7705

0.6205

Фосфор загальний

Фосфор органічний

0 7731 0.7939

Фосфати

0.424

Азот органічний

08456

0 Азот нітратів 0 Азот нітритів 0 Азот аміаку

Вуглець органічний

ХПК

Перманганатна окисність

0.7681 0 8474 0 8481

Розчинений

0 6019

Завислі речовини -------і - ■ І—

0 8334 --------1

Мал. 1

Наявність течій, як показали наші дослідження з моделями водотоку, збільшує асиміляційну спроможність водного об'єкту, проте цей процес проходить в певних межах швидкості води. Так, при швидкостях більше 0,8 м/с інтенсивність поглинання біогенних речовин знижується за рахунок порушення агрегації в біологічних угру-

пуваннях водорості-бактерії, що зменьшує рівень первинної біопро-дуктивності. При зменшенні швидкості течій асиміляційна спроможність зростає у порівнянні з моделями, де відсутня течія. Це дозволяє зробити висновок про те, що інтенсивність самоочищення при швидкості 0,1 - 0,5 м/с збільшується, а при високих швидкостях, понад 0,8 м/с знижується. Інтенсивність самоочищення дуже тісно пов’язана з асиміляційною спроможністю, тобто тією кількістю біогенних речовин, що асимілюються водним об'єктом без переходу його в більш високий трофічний рівень. На підставі одержаних лабораторних і натурних результатів можна вважати слабоевтрофними з гігієнічної точки зору стосовно умов водокористування, водойми з рівнем вмісту загального фосфору не більш 0,03 мг/л; помірноевтрофними - 0,03 -0,1 мг/л; водойми з високим рівнем трофності - 0,1-0,2 мг/л; гіпертрофними - водойми , з вмістом загального фосфору понад 0, 2 мг/л (таблиця).

Таблиця

Санітарно-гігієнічна класифікація водойм різного ступеню трофності, що базується на кількості загального фосфору

Категорія водойм по ступеню трофності Вміст, мг/л

фосфор загаль- ний бпк5 азот аміачний нітрати нітрити зважені речо- вини

1-слабоев- трофна 0.01-0.03 0.5-1.0 0.05-0.18 0.2-0.4 0.01-0.02 5-13

2-помірно- евтрофна >0.03-0.1 >1.0-2.0 >0.18-0.5 >0.4-1.5 >0.02-0.08 >13-35

3-високоев- трофна >0.1-0.2 >2.0-4.0 >0.5-2.0 >1.5-2.0 >0.08-0.15' >35-80

4-гіперев-трофна • >0.2 >4.0 >2.0 >2.0 >0.15 >80

В таблиці наведена санітарно-гігієнічна класифікація водойм різної трофності з окремими санітарно-гігієничними показниками якості води, кількісні значення яких одержані на основі регресійних моделей

обробки натурних даних на водоймах різного рівня трофності.

Як видно із приведених даних, із зростанням рівня трофності водойм гігієнічні показники якості води погіршуються. Безумовно, що надана класифікація не спроможна охопити всі можливі варіанти зміни якості води в водоймах в зв'язку із тим, що надзвичайно важко передбачити той рівень вмісту фосфору в воді, який може бути обумовлений виходом сольового фосфору із донних відкладень і грає роль першого поштовху в нерегульованому розвитку фітопланктону. Проте, якщо екстраполювати одержані експериментальні дані по впливу водотоку на асиміляційну спроможність водойм, то можна припустити, що наявність водотоку дозволяє збільшити навантаження фосфором на водойми без погіршення якості води в ньому по основним санітарно-гігієнічним показникам : БПК,

окисність, кількість завислих речовин, показники групи азоту.

Кажучи про водотік, необхідно враховувати, що при дуже великих швидкостях, понад 0,8 м/с, процеси біологічного самоочищення в водоймах гальмуються, і провідну роль в цьому випадку в плані зниження концентрації біогенних речовин в водоймах відіграє розбавлення.

На розвиток самоочищення в водоймах істотний вплив справляють такі гідрологічні характеристики їх, як глибина і наявність великих площ з малими глибинами. Зростання глибини понад 10-15 метрів ускладнює вихід фосфору із донних відкладень,знижуючи імовірність досягнення ним за рахунок перемішування і дифузії верхніх біопродукційних шарів води .

Наявність малих глибин (меньше 2 м) збільшує міграцію фосфору із донних відкладень в воду.

Підводячи підсумки по приведеній класифікації рівня трофності та швидкості течії в водоймі, можна зазначити, що для умов водотоку з швидкістю течії від 0,3 до 0,5 м/с додаткова кількість внесеного

фосфору може складати для чистих водойм - 0,03 мг/л, оскільки асиміляційні можливості таких водойм досить обмежені. В водосховища з помірним рівнем евтрофії можна додатково внести фосфор в концентрації не більше 0,07 мг/л.

В високоевтрофні водойми, при наявності течій в зазначеному вище діапазоні швидкостей, з урахуванням розбавлення,допустимо надходження фосфору в кількості, що не перевищує 0,35 мг/л.

Скид стічних вод, що містять фосфор, в гіпертрофні водойми повинен бути обмежений. Для оздоровлення таких водойм можливо застосування засобів додаткової аерації. Обов’язковим є додержання засобів агротехнічного порядку для запобігання надходження фосфору з поверхневим стоком із сільськогосподарських угідь, вдосконалення технологічних процесів очишення та доочищення стічних вод. Слід зазначити, що найбільш ефективними спорудами доочищення з максимально ефективним усуненням фосфору є біоінже-нерні майданчики типу "біоплато".

У п'ятій главі досліджуються умови утворення канцерогенних нітрозамінів у водному середовищі з речовин-попередників. Одержані результати свідчать, що синтез нітрозамінів в природній воді пов'язаний з підвищеним вмістом азоту в нітритній, нітратній і аміаковій формах, що накопичуються в воді при розкладі біомаси водоростей. Даний процес залежить від рН води, співвідношення речовин-попередників, їх концентрацій, умов аерації. Можливо процес утворення нітрозамінів проходить в певній стадії мінералізації органічного азоту, оскільки основні компоненти для утворення даних сполук, як правило, присутні в воді евтрофних водойм. Оскільки утворення нітрозамінів тісно пов'язане із колообігом азоту, то інтенсивність процесу обумовлена активністю водної мікрофлори і включає слідуючі основні фази : амоніфікацію, нітрифікацію і в більш віддалені терміни - денітрифікацію. На всіх цих етапах з'яв

ляються активні форми азоту, що вступають в реакцію з вторинними та аліфатичними амінами, утворюючи нітрозаміни в присутності нітратів, нітритів. Анологічний механізм утворення нітрозамінів має місце в стічних водах ряду підприємств по синтезу азоту. Ймовірно, що утворення нітрозамінів в природній воді в періоди інтенсивного розвитку водоростей, а також синтез цих з'єднань в стічних водах, що містять підвищені концентрації як органічного, так І мінерального азоту, пов'язані з адаптаційними реакціями водної мікрофлори у відповідь на підвищення концентрації азоту в воді. При цьому нітрити та нітрати ( речовини-попередники ) виявляються більш токсичними для водної мікрофлори, ніж нітрозаміни. Перші діють як токсиканти, а другі - як мутагени, тобто, як речовини, що забезпечують пристосувально-адаптапційні реакції у відповідь на зміну якості середовища.

Як показали проведені нами дослідження, в природних водах ви-сокоевтрофних водойм концентрації нітрозамінів можуть досягати декількох десятих мікрограма в одному літрі.

Що до стічних вод окремих хімічних підприємств, то внаслідок застійних явищ, що мають місце в шламонакопичувачах, відстійниках і біологічних ставках, при наявності підвищених концентрацій мінеральних форм азоту утворюються нітрозаміни в кількості до 1 мкг/л. В цьому зв’язку для запобігання застійних явищ можна рекомендувати збільшення кратності обміну стічних вод в цих спорудах, а також застосування додаткових аеруючих пристроїв на біологічних ставках.

При використанні води евтрофних водойм для централізованого питного водопостачання з метою запобігання можливого надходження нітрозамінів в питну воду, можна рекомендувати застосування активованого вугілля в фільтрах і озонування. Крім того, доцільне застосування захисних засобів по запобіганню попадання великих

кількостей фітопланктона в водозабірні споруди. Останнє може бути досягнуто влаштуванням воднолокальних систем повітряного захисту та наплавними захистними сітями. ’

До числа чинників, що мають певний вплив на екологічну стабільність водойм і можуть приводити до швидкого евтрофування, слід віднести скиди нагрітих вод у водойми підприємствами теплоенергетики, що є предметом досліджень, викладених у шостій главі.

На підставі натурних і лабораторних досліджень на водоймах -охолоджувачах та лабораторних моделях були вивчені окремі аспекти механізму розвитку евтрофії водойм під дією температурного чинника. В основі розвитку температурної евтрофії водойм лежить стимуляція біопродуційних процесів в водоймах внаслідок локального підвищення температури і зумовлена цим підвищенням стимуляція процесів міграції фосфору із донних накопичень в біопродуційні прошарки води (епілімніон).

Проведені натурні дослідження на водоймах-охолоджувачах дозволили установити, що скид нагрітих вод ТЕС і АЕС приводить до значного підвищення (на 2-5 градуси) температури воДи в водоймах.

Це сприяє порушенню кисневого режиму, особливо на глибині, і пов'язане з стимуляцією процесів самоочищення. В зоні більш інтенсивного прогріву спостерігається збільшення вмісту основних форм азоту, БПК, санітарно-показових мікроорганизмів, зменшення вмісту кисню. Останнє пов'язане з підвищеною біологічною продуктивністю водойми в зв'язку зі скидами нагрітих вод (мал.2).

Підсилення біологічної продуктивності водойм зумовлено, в першу чергу, високим рівнем активності водної мікрофлори під дією термального чинника. Це підтверджується як більшою кількістю мікрофлори, так і зменьшенням періоду генерації бактерій. Остання обставина, зважаючи на можливе розмноження і кращі умови для

виживання окремих патогенних ентеробактерій, може мати негативні санітарні наслідки.

Вплив скиду нагрітих вод ДРЕС на якість води Ладижинського водосховища

Зона підвищенного вмісту бактерій

£23 гетеротрофів Ш\ ЛКП, ентерокохів

Зона

зниженого

вмісту

кисню

І І на 2-3 мг/л Г~~) на 3-4 мг/л

Зона підвищенного термального режиму і—і на 2-3°С О на 3-4°С

‘у/гес

Мал. 2

-25В цілому, підсилення біопродуктивних процесів в водоймах І за рахунок цього накопичення біогенів сприяє розвитку евтрофії, що в перспективі несприятливо впливатиме на якість води водойм та її гігієнічну характеристику.

Більш інтенсивний характер носять зміни в водоймах під дією температурного чинника, розташованих в північних регіонах колишнього СРСР. Це зумовлено низькими температурами середньорічного природного прогріву води в них, і тому реакція цих водойм на додаткове тепло має більш помітний характер.

Ще більш помітні зміни викликає в водоймах - охолоджувачах скид нагрітих вод АЕС. Ізольованість даних водойм, відсутність проточності, більше, у порівнянні із звичайними ТЕС, теплове навантаження сприяє інтенсивному розвитку евтрофії даних водойм, на що вказує розвиток синьозелених водоростей.

Лабораторні дослідження з моделюванням різних температурних режимів підтвердили наші висновки про стимулювання температурою процесів самоочищення водойм, що, в свою чергу, викликає зниження вмісту розчиненого кисню в воді і сприяє накопиченню великої кількості органічних речовин.

Різниця в санітарно-гігієничних показниках якості води модельних водойм в межах 25-28°С незначна і близька до межі помилки методів досліджень, в той час, як різниця цих показників при температурі 25-30°С градусів має суттєву відміну. Так, по значенням константи швидкості споживання глюкози ця різниця сягає 1,5 рази, по чисельності бактерій-гетеротрофів - понад 2 рази. Суттєва відміна встановлена для вмісту іонів МНг, N43, N1-14 .

Таким чином, температуру 28°С слід вважати як критичну, вище якої в водоймах треба очікувати на чималі зміни в гідробіологічному режимі, тобто і в показниках гігієнічної якості води.

На підставі одержаних натурних і лабораторних досліджень був

запропонований температурний норматив, регламентуючий підвищення температури води в водоймах після скиду нагрітих вод не більше ніж на 2 градуси при природній температурі води від 25 до 26°С (що визначається як середня між температурою поверхні і на глибині до 5 м) і на 3 градуси - при природній температурі води в водоймі менше 25°С, тобто, максимальною температурою в водоймі після скиду нагрітих вод може бути температура не більш 28°С.

Вплив води евтрофних водойм на рівень захворюванності населення наведений у главі сьомій. Як показали проведені дослідження, існує кореляційний зв'язок між окремими показниками якості води поверхневих водойм, питною водою і рівнями загальної захворюваності населення. Порівнюючи . динаміку сезонних показників в якості річкової води ( вихідної) і води з мережі трьох міст (Київ, Черкаси, Кременчуг) відносно контрольного міста ( Рівне ) з відповідними показниками динаміки рівней захворюваності в цих містах, нами було виявлено наявність достовірної.кореляції між показниками захворюваності, що відносяться до. 13 класів і форм патології і 8 показниками, що характеризують якість річкової і питної води. Найбільш важливими по числу достовірних зв'язків показників якості води з показниками поширеності захворюваності окремих видів патології був вміст хлоридів, як в вихідній річковій, так і питній воді. Найбільш чітко простежується зв'язок між вмістом хлоридів і показниками поширенності злоякісних новоутворень і хвороб сечовидільної системи. Менш чіткий зв'язок хлоридів був з групою неінфекційних ентеритів, а також з рівнем поширенності гіпертонічної хвороби. Як уже було сказано вище, зв'язок між захворюваністю населення і вмістом хлоридів в питній воді, у порівнянні з річковою, більш чіткий і розповсюджується на більшу кількість нозологічних форм І груп захворювань. Так, у порівнянні з річковою водою, вміст хлоридів в питній воді має зв'язок середньої сили з показниками розпо-

всюдження хвороб ендокринної системи, ішемічною хворобою серця, а також із числом вагітностей, що закінчилися передчасними пологами або абортами.

Прямий характер виявлених зв'язків між вмістом хлоридів і показниками поширенності загальної захворюваності вказує на те, що збільшення їх вмісту веде до зростання захворюваності по приведеним нозологічним формам і групам захворюваності.

Незвжаючи на виявлені кореляційні залежністі між розглянутими чинниками, ми не знаходимо патогенетичного і логічного зв'язку між вмістом хлоридів в річковій та питній воді з рівнями поширеності захворювань. В кількісному відношенні це збільшення складало не більше ніж 3-5 мг/л, що ніяк не могло впливати на рівень захворюваності. По існуючим матеріалам в ряді регіонів з більш високим вмістом хлоридів, на рівні 500-600 мг/л в питній воді ( Запорізька, Херсонська, Миколаївська області ), захворюваність по цим нозологічним формам, групам і класам хвороб знаходиться на значно нижчому рівні у порівнянні з цими показниками в м.м.Черкаси та Кременчук.

Разом із тим, рівні поширення захворювань, з якими було встановлено найбільш чіткий кореляційний зв'язок хлоридів (група злоякісних новоутворень і група захворювань сечовидільної системи), мають ту ж тенденцію до збільшення в містах, розташованих вниз по течії. Мабуть, виявлена кореляція зумовлена загальною тенденцією погіршення якості води в зв'язку з посиленням антропогенного навантаження на ріку вниз по течії, що підсилюється в умовах зарегулювання стоку Дніпра. Про це свідчать зв'язки хлоридів, як прямі, так і опосередковані, з великою кількістю показників якості води.

З числа виявлених зв'язків інших показників якості води з поширеністю окремих нозологичних форм, груп і класів захворювань

після хлоридів, по результатах кореляційного аналізу, треба виділити сухий залишок і кількість завислих речовин в річковій воді.

Як і хлориди, ці показники якості води мали найбільш чіткий зв'язок з захворюваністю ішемічною хворобою серця і групою хвороб сечовидільної системи. Всі інші захворювання, зв'язок із якими показників якості води, що вивчалися, були меньш чіткими і відносяться до класу "Хвороби органів травлення". З точки зору оцінки якості води, сухий залишок і частково завислі речовини найбільш близькі по своїй динаміці до хлоридів. Як і в разі з хлоридами, прямого етіологічного зв'язку між рівнем поширенності захворювань по зазначеним класам, групам і формам хвороб і цими показниками якості води немає.. ' .

Одержані результати по якості води і рівнями поширеності захворювань не розкривають етіологічні зв'язки між конкретним показником хімічного складу і захворюваністю, проте неоднозначно вказують на наявність зв'язку між рівнем захворюваності населення і рівнем антропргенного навантаження на водойму.

В останній главі аналізуються одержані результати, які показують, що на сучасному етапі антропогенна евтрофія є головним чинником, що суттєво впливає на якість води і умови водокористування. •

Який же механізм виникнення тих найбільш несприятних наслідків, викликаних евтрофією водойм, відомих як цвітіння водосховищ? В основі цього явища лежить вихід сольового фосфору із донних відкладеннь в біопродукційні прошарки води (епілімніон), або попадання фосфору в воду водойм за рахунок поверхневого стоку та скиду стічних вод. При цьому, використовуючи ряд фізіологічних особливостей (азотфіксація, фотосинтез і пряме споживання вуглецю), синьозелені водорості .одержують можливість домінувати над іншими формами мікрофлори, що приймає участь в процесах

самоочищення водойм. Розвиток синьозелених водоростей, як правило, лімітується тільки кількістю фосфору ,що надходить. Стимулює даний процес температура, наявність малих глибин, зменшений водообмін в зарегульованих ділянках водойм та водотоків.

Одержуючи значний приріст біомаси за рахунок збільшення в ній частки азоту і вуглецю відносно незначної кількості фосфору, що надійшов в водойму при розвитку цвітіння, мають місце глибокі зміни гідрохімічних показників. Так, при відмиранні водоростей осідаючий на дно детрит різко зменшує вміст розчиненого кисню. В анаеробних умовах вихід з донних накопичень фосфору стимулює збільшення інтенсивності цвітіння. Для донних накопичень характерна наявність двох шарів - аеробного і анаеробного. Товщина їх пов'язана з активністю мікрофлори. Тому взимку, з падінням температури і зниженням споживання кисню, аеробний прошарок є більшим і фосфор в ньому знаходиться в зв'язаному вигляді з гідроксидами заліза { залізо трьохвалентне ). З підвищенням температури води і зростанням активності мікрофлори вміст кисню в донних накопиченнях скорочується і починають превалювати анаеробні умови. Залізо переходить в двохвалентну форму, зв'язок заліза з фосфором втрачається і фосфор починає інтенсивно мігрувати до поверхні води. При цьому в кожному біологічному циклі, пов'язаному з основними сезонами року, виділяється весняне цвітіння, обумовлене аллохтонним фосфором та літньо-осіннє цвітіння, яке обумовлене аутохтонним фосфором, що відклався в донних накопиченнях. Сприяє виходу фосфору із донних накопичень і температура. .

Розуміння механізмів розвитку евтрофікації важливо для еколого-гігієнічної оцінки водойм і прогнозування відповідних гігієнічних заходів при водокористуванні. Пропонована схема пояснює основні механізми виникнення цвітіння водосховищ як надвисокої міри ев-

-зо-

трофії. В сукупності з викладеними вище основними принципами, що описують процеси самоочищення в водосховищах в зв'язку з ев-трофією, згадані механізми дозволяють обгрунтувати критеріальну оцінку даного явища і вийти на регламентацію екологічно важливого чинника, що фактично впливає на всі види водокористування.

З метою зниження несприятного впливу евтрофії на водойми необхідно проведення заходів, спрямованих на зниження надходження в водойми біогенних речовин ), в першу чергу, фосфору. В цьому плані для санітарно-епідеміопогічної служби та інших організацій, здійснюючих контроль за якістю води водойм і умовами водокористування, необхідні запропоновані нами критерії по вмісту .основного лімітуючого біогенного елементу, що визначає рівень трофності водойм. Крім того, оскільки збільшення вмісту органічних речовин в воді є провідним чинником, що впливає на якість питної води і умови водопідготовки, необхідно ввести показник, регламентуючий вміст органічної речовини як в вихідній воді, так І на етапа* водопідготовки для господарсько-питного водопостачання.

висновки

1. Встановлено, що головним чинником негативного впливу на якість води водойм і водотіків, який визначає умови водокористування, є антропогенна евтрофія, яка веде до накопичення в водних об'єктах біогенних речовин, приводить до негативних змін в біологічних угрупованнях, нерегульованого розвитку фотосинтезуючих планктонних форм мікроводоростей, до так званого цвітіння води. До процесів цвітіння схильні всі рівнинні водосховища на території України, проте в більшій мірі ці явища притаманні рівнинним водоймам на ріках Дніпро, Дністер, Південний і Західний Буг, що є найбільш важливими джерелами прісної води в Україні.

2. Визначено, що основним наслідком негативного впливу гіперев-трофії поверхневих водойм на умови господарсько - питного водокористування є надходження в воду великої кількості органічних речовин, що ускладнює технологію водопідготовки, різко погіршує якість питної води по органолептичним і санітарно -хімічним показникам. При вмісті розчинених органічних речовин після основних етапів обробки (коагуляція, фільтрування) понад 4 мг02/л по перманганатній окисності чи понад 8 мг/л по органічному вуглецю, знезараження води хлором приводить до утворення в питній воді галогенметанів, концентрації яких по основному компоненту хлороформу перевищують ГДК від 3 до 5 і більше разів.

Високий вміст органічних речовин в воді високоевтрофних водойм при застосуванні традиційних засобів її очистки різко знижує знезаражувальний ефект хлору, особливо його післядію в магістральних водоводах і віддалених ділянках мережі, що погіршує санітарно-бактеріологічні показники питної води.

3. Вперше обгрунтована необхідність еколого - гігієнічної регламентації надходження основного біогенного елементу фосфору в

поверхневі водойми. Визначена його лімітуюча роль в механізмі розвитку антропогенної евтрофії, інтенсивності процесів цвітіння. З'ясовано механізм регулюючого впливу азоту в розвитку основних типів мікробіологічного самоочищення в евтрофних водоймах (гетеротрофний, аутотрофний). При гетеротрофному типі самоочищення масового розвитку фітопланктону в водосховищах не спостерігається. Розвиток самоочищення по даному типу відбувається при співвідношенні концентрації фосфору до азоту як 1 : 40; 1 : 50 і більше в бік зростанння вмісту азоту. Більш низьке співвідношення концентрацій фосфору до азоту менше 1 : 20 та до 1 : 40 сприяє розвитку самоочищення по аутотрофному типу з обов'язковим розвитком азотфіксуючих синьозелених водоростей, що приводить до різкого погіршення якості води водойм. .

4. На підставі проведених Натурних і лабораторних досліджень запропонована санітарно-гігієнічна класифікація трофності водойм в запежності від кількості загального фосфору. Згідно з запропонованою нами класифікацією по критерію вмісту фосфору водойми можна поділити на 4 категорії : слабоевтрофні з вмістом загального фосфору 0,01 - 0,03 мг/л, помірноевтрофні - 0,03 - 0,1 мг/л, висо-коевтрофні - 0,1 - 0,2 мг/л, гіперевтрофні - понад 0,2 мг/л. Ступінь трофності водойм визначає різноманітну асиміляційну спроможність водойм по відношенню до забруднення біогенними речовинами. Асиміляційна спроможність зростає по мірі збільшення трофності. В цьому зв'язку головним принципом регпаментації скиду фосфору при відведенні стічних вод повинно бути неперевищення середньорічних параметрів вмісту загального фосфору в найбільш забрудненому створі водойми.

5. Виявлено, що в механізмі розвитку цвітіння водойм можна виділити два цикли: весняне І літньо-осіннє цвітіння. В основі першого лежить ініціація процесу розвитку фітопланктону за рахунок ал-

лохтонного фосфору, привнесеного з поверхневими водами і співпадає з весняним прогрівом води і високим рівнем інсоляції. Літньо-осіннє цвітіння обумовлене, головним чином, виходом і міграцією в фототрофні прошарки води сольового фосфору із донних накопичень . Це відбувається при створенні в донних накопиченнях анаеробних умов, що приводить до втрати хімічного зв’язку гідроксидів металів з фосфором.

В цьому зв'язку основними засобами профілактики цвітіння є запобігання попадання фосфору в водойми з поверхневим стоком сільськогосподарських угідь, стічними водами і додержання інших вимог санітарного законодавства по охороні водойм та водотоків. Ступінь прояву процесів цвітіння, особливо літньо-осіннього, в чималій мірі залежить від швидкості течії і перемішування мас води, глибини водосховищ, кількості і швидкості осадження завислих мінеральних часток, наявності іонів Металів (заліза і алюмінію).

6. На підставі натурних і лабораторних досліджень показано, що кумуляція в високоевтрофних водоймах азотвміщуючих продуктів розкладу біомаси водоростей, а також скид в водойми стічних вод підприємств по синтезу аміаку, штучної гуми і інших' стоків з високим вмістом азоту при певних умовах приводять до утворення канцерогенних №-нітрозамінів на рівні 0,1-0,15 мкг/л.

Процес утворення И-нітрозамінів в водному середовищі залежить від концентрації і величини співвідношення речовин - попередників (нітратів, нітритів, вторинних аліфатичних амінів), рН середовища, біохімічної активності водної мікрофлори.

7. Визначено, що механізм утворення М-нітрозамІнів в воді водосховищ тісно пов’язаний з процесами нітрифікації, денітрифікації і утворенням окисних форм азоту, що дозволяє зробити припущення про синтез нітрозамінів як реакцію-відповідь водної мікрофлори на підвищений вміст нітритів, нітратів, речовин токсичних для мікро-

флори в більшій мірі, ніж І\І-нітрозаміни. Синтез нітрозамінів підвищує адаптаційні можливості мікрофлори за рахунок мутагенних ефектів в відповідь на інтенсивне антропогенне забруднення водойм.

8. Натурні і лабораторні дослідження по вивченню впливу скиду нагрітих вод в водойми підприємств теплоенергетики дозволили встановити, що в основі термальної евтрофії водойм лежить стимуляція біопродукційних процесів внаслідок локального підвищення температури з накопиченням органічної речовини в зоні розповсюдження температурного факелу. В найбільшій мірі ці процеси мають місце в водоймах-охолоджувачях АЕС, де рівень продукції біомаси планктону становить від 1 до 10 г/л. Останні, будучи водними об'єктами підвищеного радіаційного ризику відповідно до діючої нормативної бази для проектування, вимагають максимальної ізоляції від водойм підживлення. Ця вимога вступає в суперечність з екологічним чинником - високою мірою евтрофії цих водойм, що супроводжується зсувом карбонатно-гідрокарбонатної рівноваги води, яка ускладнює технологічне використання охолоджуючої води і приводить до необхідності проведення так званих продувок. Це явище в зв'язку з тривалістю періоду скиду (понад 9 місяців), становить потенційну радіаційну небезпеку для джерел питної води України в басейнах р. Дніпра, р. Південного Бугу в разі виникнення аварійних ситуацій на АЕС.

9. Виявлена незначна різниця в санітарно-хімічних і бактеріологічних показниках якості води (розчинений кисень, перманганатна окисність, азот аміаку, нітрити, нітрати, чисельність бактерій гетеро-трофів) між температурними режимами 25 I 28°С І достовірна різниця по цим показникам при температурі 30°С, що дозволяє віднести температуру 28°С до критичної, вище якої характер екологічних змін в воді водойм, пов'язаних із зростанням евтрофії і переважним розвитком фотосинтезуючих мікроводоростей, веде до помітного погіршен-

ня якості води з перевищенням нормативних санітарно - гігієнічних вимог до води водойм.

Встановлено, що температура вище 28°С потенціює токсичну дію хімічних речовин по відношенню до гідробіонтів, взятих для біотесту-вання (ОарЬпіа тадпа). Проведені дослідження дозволили вперше науково обгрунтувати температурний норматив, регламентуючий підвищення температури води в водоймах в місцях скиду нагрітих вод не більш ніж на 2°С при температурі природнього прогріву від 25 до 26°С і на 3°С - при природній температурі води менше 25°С.

10. Аналіз виявлених кореляційних зв’язків між показниками якості води і рівнями поширення захворюваності по окремим класам, групам і формам хвороб, незвжаючи на вірогідність показників, не розкриває патогенетичного і логічного зв'язку між вмістом найбільш вагомих по результатах кореляційного аналізу показників якості води (концентрація хлоридів, сухий залишок) і захворюваністю, оскільки в кількісному відношенні східчасте збільшення концентрацій по зазначеним показникам на ' рівні 1,5-3 мг/л від створу м. Києва до створів мм. Черкаси, Кременчук не може служити прямим чинником зростання захворюваності. Вірогідно, що ці показники, будучи найбільш стабільними індикаторами міри сумарного антропогенного навантаження на водойму, менш за все залежать від сезонних коливань, внаслідок чого вони в більшій мірі корелювали з показниками захворюваності, що мали незначні межі коливань на протязі розглянутого нами терміну спостережень. Надане пояснення не знімає можливості впливу інших показників якості води, таких як три-галогенметани, М-нітрозаміни, що мають відношення до евтрофії, на рівень поширення захворюваності, проте зазначені показники не входили в систему інформації АДІС "Здоров'я" , в зв'язку з чим вони не увійшли в цю роботу.

11. Проведені дослідження дозволяють виділити дві групи при-

оритетних санітарно-гігієнічних заходів, спрямованих на поліпшення умов водокористування для води високоевтрофних водойм. До першої групи слід віднести заходи по поліпшенню якості питної води за рахунок застосування більш досконалих технологічних заходів во-допідготовки із застосуванням окислювачів на попередніх стадіях обробки води, використання ефективних синтетичних та природних сорбентів, захист зон водозаборів від мікроводоростей.

До другої групи слід віднести водоохоронні засоби пов’язані із скидами стічних вод, де першочерговими і важливими є: застосування глибокого очищення та стабілізації стоків згідно з запропонованими нами критеріями, регламентуючими скиди фосфору у водойми; застосування сучасних споруд біологічної стабілізації типу "біоплато"; виконання еколого-гігієнічних вимог в приберегових зонах та смугах згідно з санітарно-гігієнієними рекомендаціями по їх організації і експлуатації.

Основні роботи, опубліковані по матеріалах дисертації

1. Санитарная микробиология эвтрофных водоемов/ Григорьева Л.В., Касьяненко А.М., Корчак Г.И., Станкевич В.В. идр./ Под ред. М.Г.Шандалы, Л.В.Григорьевой.- К.: Здоров’я, 1985,- 224 с.

2. Санитарно-бактериологическое и вирусологическое исследование воды/Гирин В.Н., Григорьева Л.В., ЕрусалимскаяЛ.Ф., Корчак Г.И., Станкевич В.В. и др./ Под ред. В.Н.Гирина, Л.В.Григорьевой.- К.: Здоров'я, 1981. - 176 с.

3. Станкевич В.В., Кирпенко Ю.А., Кирленко Н.И. Метод агаровой фиксации для исследования фитопланктона.// Гидробиологический ж-л. К.:Наукова думка.-1978.-Том XIV, №3.-С.106-107.

4. Влияние токсина сине-зеленых водорослей с фенолом и хло-рампом на гигиенические показатели воды и организм животных./ Орловский В.М., Кирпенко Ю.А., Станкевич В.В., Боков А.В.- Республиканский межведомственный сборник: В кн.:Гигиена населенных мест // Водоснабжение, охрана водоемов, почвы./-К.:Здоров’я,

1978,- Вып.17.- С.12-17.

5. Станкевич В.В. Значение санитарно-бактериологических и отдельных альгологических показателей в оценке качества воды цветущего водоема.// Республиканский межведомственный сборник: Гигиена населенных мест//Водоснабжение, охрана водоемов, почвы.

- К.:Здоров’я,1978,- Вып.17,- С.17-20.

6. Сравнительная оценка токсического действия биологически активных веществ синезеленых водорослей на клеточном и организ-

менном уровнях/ Киприенко Ю.А., Станкевич В.В., Орловский В.М., Кирпенко Н.И., Бокова А.В., Карпенко А.Ф. // Гидробиологический ж-Л.-1979.-ТОМ XV, №6.- С.91-94.

7. Орловский В.М., Станкевич В.В. Гигиенические критерии оценки качества воды "цветущих" водоемов.//Тез.докл. всесоюзн. конф.: Оценка и классификация качества поверхностных вод для водопользования. Харьков: ВНИИВ0.1979.С. 111-113.

8. Кирпенко Ю.А., Станкевич В.В., Кирпенко Н.И. Комбинированное действие токсина синезеленых водорослей и некоторых компонентов промышленных стоков на показатели качества воды.//Гидробиологический ж-л. К.:Наукова думка.-1982.-Том XVIII ,№4,- С.35-37.

9. Станкевич В.В. Гигиенические аспекты антропогенного эвтро-фирования водоемов.//Тез.докл. Третьего всесоюзн.симпозиума: Антропогенное эвтрофирование природных вод , Москва, сентябрь 1983,- Черноголовка, 1983,- С.122-123.

10. Гигиеническое обоснование ПДК глутарового альдегида в воде водоемов./Станкевич В.В., Орловский В.М., Ничипоренко В.П., Ле-онская Г.И. и др. В кн.: Тез.докл. Республ.научнойконф.: Гигиена окружающей среды. Киев, 1984,- С.121-122.

11. Максимович Н.П., Станкевич В.В. Определение диэтиламина в воде методом газожидкостной хроматографии.// Гигиена и санитария,- 1984.-№4 - С.39-40.

12. Гигиенические аспекты охраны малых рек УССР/ Костовецкий Я.И., Бульбин Л.А., Рахов Г.М., Станкевич В.В., Антомонов М.Ю.,

Бобылева О.А.И Гигиена и санитария, - 1986.№9 С.14-17.

13. Гигиенические аспекты санитарной охраны водоемов в связи со строительством гидроаккумулирующих электростанций/Станкевич В.В.,Орловский В.М., Штейнберг Е.И., Шмаргун Л.М.//Гигиена и санитария. -1986.-№11- С.66-67.

14. Костовецкий Я.И., Бобылева О.А., Бульбин Л.А., Орловский В.М., Станкевич В.В. и др. Гигиенические вопросы охраны и использования водных ресурсов.// Тез.докл. XI съезда гигиенистов Украинской ССР, Львов, 16-18 декабря 1986 Г:, Киев,- 1986,-С.43.

15. Экспериментальное обоснование предельно допустимой концентрации глутарового альдегида в воде водоемов/ Ничипоренко В.П., Станкевич В.В., Орловский В.М., Кручинина А.А. и др.// Гигиена и санитария. -1987.-№3- С.77-79.

16. Евтрофікація водойм: гігієнічні аспекти охорони / Косто-вецький Я.Й., Дяченко Н.С., Максимович Н.П., Орловський В.М., Станкевич В.В., Чудова І.Г.// Вісник Академії наук Української РСР.-К.:Наукова думка.-1987.-№6.- С.47-52.

17. Гигиенические аспекты эвтрофирования водоемов /Костовецкий Я.И., Станкевич В.В., Ничипоренко В.П., Мактаз Э.Д. и др.- В кн.: Тез. докл. Республ.научной конф.: Гигиена окружающей среды.- Киев, 1989,- С.26-28.

18. Орловский В.М., Станкевич В.В., Хавроненко М.П. Особенности водоснабжения из водохранилищ. // Республиканский межведомственный сборник: Гигиена населенных мест // Водоснабжение,

охрана водоемов, почвы",- К.:3доров’я,1980.-Вып.19,- С.56-60.

19. Гигиенические вопросы выпуска нагретых сточных вод в водоемы / Орловский В.М., Максимович Н.П., Станкевич В.В., Еременко Г.Н., ЯкимукЛ.П, //Республиканский межведомственный сборник: Гигиена населенных мест// Водоснабжение,охрана водоемов, почвы. К.:Здоров*я,1982.-Вып.21,- С.14-16.

20. Влияние поверхностно-активных веществ на микробиологиче-

ские процессы в водоемах /Григорьева Л.В., Корчак Г.И.,Станкевич В.В., Бей Т.В., Ерусалимская Л.Ф.// Гидробиол.журнал, К.,1983.-Том XIX, вып.4.- С.23-29. .

21. Станкевич В.В. Термальное эвтрофирование водоемов. //Республиканский межведомственный сборник: Гигиена населенных мест//Водоснабжение, охрана водоемов, почвы. К.:Здоров’я, 1984,-Вып.23,- С.8--Ц.

22. Содержание Ы-нитрозаминов в воде водоемов в связи с антропогенным эвтрофированием / Станкевич В.В., Мактаз Э.Д., Куль-бич Т.С. и др.// Республиканский межведомственный сборник: Гигиена населенных мест // Водоснабжение, охрана водоемов, почвы. К.:Здоров’я, 1988.-Вып.27,- С.26-31.

23. Станкевич В.В., Горшкова Л.И., Михно В.Б. Гигиенические подходы к обеззараживанию хлором различных категорий вод.// Республиканский межведомственный сборник Гигиена населенных мест//Водоснабжение, охрана водоемов, почвы. К.:Здоров’я,1992,-Вып.31,- С.51-55.

Анотац1я

Станкевич В.В. Гигиеническое обоснование условий водопользования в связи с эвтрофированием водоемов

Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности "Гигиена" 14.00.07, Украинский научный гигиенический центр М3 Украины, Киев, 1995.

Защищается диссертация, которая является рукописью, содержит методические и методологические исследования по нормированию основного лимитирующего процессы эвтрофикации биогенного элемента

- фосфора в воде водоемов. Предложена санитарно-гигиеническая классификация степени трофности с целью регламентации поступления фосфора в поверхностные водоемы. Изучены механизмы развития антропогенной эвтрофикации и процессов цветения в высокоэвтрофных водоемах и влияние этого явления на качество воды и условия водопользования. Обоснована необходимость гигиенической регламентации содержания органических веществ в питьевой воде при использовании в качестве источника питьевсо водоснабжения эвтрофных водоемов в связи с образованием тригалогенметанов при ее хлорировании. Вскрыты отдельные стороны механизма образования канцерогенных 1М-нитрозаминов в воде высокоэвтрофных водоемов вследствие трансформации азотсодержащих продуктов распада биомассы водорослей.

Обоснована необходимость регламентации сброса нагретых вод в водоемы как одного из факторов развития их эвтрофикации.

Дана оценка влияния эвтрофикации на показатели заболеваемости населения при использовании питьевой воды из водоемов различной степени трофности.

Stankevich V.V. Hygienic substantiation of conditions of water use in connection with eutrophication of reservoirs Thesis for a Doctor of Medical Science's degree on speciality "Hygiene" 14.00.07 Ukrainian Scientific Center of Hygiene, Ministry . of Public Health of Ukraine, Kyiv, 1995 The dissertation is being defended, which is a typescript and contains methodical and methodological researches on standartization of main biogenic element - phosphorus, which limits the processes of eutrophication In the water of reservoirs; the sanitary-hygienic classification of trophication degree is being suggested, aimed at regulation of getting of phosphorus in the surface reservoirs. The mechanisms of anthropogenic eutrophication development and processes of flowering in high-eutrophic reservoirs are studied and the impact of this phenomenon on water quality and conditions of water use. The necessity of hygienic regulation of organic matters' content in drinking water by using of eutrophic reservoirs as a source of drinking water-supply is substantiated in connection with formation of trihalogen methanes by chlorination of drinking water. The separate sides of the mechanism of formation of carcinogenic N-nitrozamines in the water of high-eutrophic reservoirs on account of transformation of nitrogen-containing products of decay of algae biomass are revealed.

The necessity of regulation of escape of heated water in reservoirs as one of the factors of their eutrophication development Is substantiated.

The assessment of eutrophication influence upon the indices of population morbidity by using of drinking water from reservoirs with different degree of trophication Is given.

Ключові слова : АНТРОПОГЕННА ЕВТРОФІКАЦІЯ, ГІГІЄНІЧНЕ НОРМУВАННЯ, ЦВІТІННЯ ВОДОЙМИЩ, БІОГЕННІ РЕЧОВИНИ, УМОВИ ВОДОКОРИСТУВАННЯ, ЗАХВОРЮВАННІСТЬ НАСЕЛЕННЯ, НАГРІТІ ВОДИ.