Эффективные методы химреагентной водоподготовки в обеспечении безопасного уровня органического углерода и хлороформа в питьевой воде

   Введение. Одним из важнейших контролируемых показателей в процессе водоподготовки выступает органический углерод, поскольку его присутствие в воде связано с опасностью образования побочных галогенорганических продуктов при обеззараживании. Для очистки питьевой воды применяются различные технологии водоподготовки. В условиях динамического изменения состава воды большую актуальность приобретает проблема выбора наиболее эффективных химреагентов.

   Цель исследования: анализ содержания общего органического углерода и хлороформа в процессе водоподготовки в зависимости от применяемых химреагентов (сульфат аммония, хлор, коагулянты и флокулянты).

   Материалы и методы. Проведен четырехлетний мониторинг температуры, общего органического углерода р. Чусовой, воды на стадии водоподготовки и подачи в городскую распределительную сеть, рассчитаны средние за 2022–2025 гг. и среднесезонные значения показателей. В питьевой воде определено содержание хлороформа и остаточного хлора. Выполнена гигиеническая оценка воды; оценена эффективность водоподготовки. Взаимосвязь между показателями, дозами химреагентов изучена с помощью корреляционного анализа.

   Результаты. Среднее содержание общего органического углерода в водоисточнике составило 20.1 ± 1.3 мг/дм³; водоподготовка обеспечила снижение показателя на 32,3 %. Средняя концентрация хлороформа в питьевой воде составила 0,039 ± 0,002 мг/дм³. В питьевой воде не выявлено зависимости между содержанием общего органического углерода с дозами химреагентов. Обнаружена положительная корреляция хлороформа в питьевой воде с общим органическим углеродом в водоисточнике, с дозами хлора и флокулянта 2 (неионогенного полиэлектролита с насыпной плотностью 660 кг/м³). При использовании коагулянта оксихлорида алюминия, флокулянтов 1 (неионогенного полиэлектролита с насыпной плотностью 830 кг/м³) и 3 (анионного полиакриламида с насыпной плотностью 750 кг/м³) обнаружена наилучшая очистка питьевой воды от общего органического углерода.

   Выводы. В процессе питьевой водоподготовки выявлено снижение общего органического углерода; наибольшая степень очистки достигалась с помощью коагулянта оксихлорида алюминия и флокулянтов большей насыпной плотности. Выявлена статистическая связь между содержанием хлороформа в питьевой воде с показателями качества исходной воды и дозами химреагентов.

1. Slattery M, Garvey M. Chlorine disinfection byproducts: A public health concern associated with dairy food contamination. Dairy. 2025;6(2):18. doi: 10.3390/dairy6020018

2. Wang L, Fang Z, Zhou X, et al. Health risk assessment via ingestion of disinfection by-products in drinking water. Sci Rep. 2025;15(1):1793. doi: 10.1038/s41598-024-84094-9

3. Хлыстов И.А., Щукина Д.А., Кузьмина Е.А., Плотко Э.Г., Брусницына Л.А. Подходы к нормированию органического углерода и необходимость его обязательного контроля в питьевой воде // Здоровье населения и среда обитания. 2020. № 9 (330). C. 61-66. doi: 10.35627/2219-5238/2020-330-9-61-66. EDN: SCUSPB.

4. Pérez-Lucas G, Martínez-Menchón M, Vela N, Navarro S. Removal assessment of disinfection by-products (DBPs) from drinking water supplies by solar heterogeneous photocatalysis: A case study of trihalomethanes (THMs). J Environ Manage. 2022;321:115936. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.115936

5. Liu JL, Han X, Zhang J, et al. Total organic halogen in two drinking water supply systems: Occurrence, variations, and relationship with trihalomethanes. Chemosphere. 2022;288(Pt 2):132541. doi: 10.1016/j.chemosphere.2021.132541

6. Park JW, Lee Y, Noh JH, Maeng SK. Historical, seasonal, and spatial variations in chlorination disinfection byproducts within Seoul’s drinking water distribution system: A decade-long assessment. J Environ Chem Eng. 2025;13(3):116390. doi: 10.1016/j.jece.2025.116390

7. Ebsa DG, Dibaba WT. Assessment of drinking water treatment and disinfection by-products. S Afr J Chem Eng. 2022;41:85-92. doi: 10.1016/j.sajce.2022.05.003

8. Abalasei ME, Toma D, Dorus M, Teodosiu C. The impact of climate change on water quality: A critical analysis. Water. 2025;17(21):3108. doi: 10.3390/w17213108

9. Bamal A, Uddin MG, Olbert AI. Assessing the impact of hydro-climatic factors on surface water quality : A global review and synthesis. J Hydrol Reg Stud. 2025;61:102677. doi: 10.1016/j.ejrh.2025.102677

10. Xie R, Zhou Z, Kong J, et al. Remote sensing inversion study of total organic carbon concentration in Karst Plateau Lakes–Taking Pingzhai reservoir as an example. Geocarto Int. 2024;39(1):2343006. doi: 10.1080/10106049.2024.2343006

11. Lee HS, Hur J, Hwang YH, Shin HS. A novel procedure of total organic carbon analysis for water samples containing suspended solids with alkaline extraction and homogeneity evaluation by turbidity. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(11):3901. doi: 10.3390/ijerph17113901

12. Некрасова Л.П. Актуальные вопросы определения общего органического углерода в воде // Гигиена и санитария. 2022. T. 101. № 5. C. 556-561. doi: 10.47470/0016-9900-2022-101-5-556-561. EDN: FAKGOP.

13. Ghasemian N, Babaei AA, Yengejeh RJ, Takdastan A, Sabzali Pour S. Removal of total organic carbon from surface waters by Ag₂O/CuFe₂O₄-loaded silica media filters. Desalin Water Treat. 2023;314:169-175. doi: 10.5004/dwt.2023.28861

14. Жолдакова З.И., Синицына О.О., Мамонов Р.А., Лебедь-Шарлевич Я.И., Печникова И.А. Совершенствование требований к контролю за применением хлорсодержащих средств обеззараживания воды // Здоровье населения и среда обитания. 2019. № 12 (321). C. 30-35. doi: 10.35627/2219-5238/2019-321-12-30-35. EDN: OVBYGJ.

15. Соснина С.А., Мироновская А.В., Унгуряну Т.Н., Бузинов Р.В. Преаммонизация воды на центральных очистных сооружениях водопровода крупного города как средство минимизации рисков для здоровья населения // Анализ риска здоровью. 2021. № 2. C. 52–60. doi: 10.21668/health.risk/2021.2.05

16. Кутушев А.А., Локшина Е.А., Хурамшина Р.А., Колчин А.В., Байкова М.И. Экспериментальное исследование эффективности коагулянтов для водоподготовки на нефтеперерабатывающем заводе // НефтеГазоХимия. 2024. № 3-4. C. 32-37. doi: 10.24412/2310-8266-2024-3-4-32-37. EDN: OOKGON.

17. Ramadhan F, Tarbiyatun L, Maleiva LTN, Nugraheni PW. A study of the effects of aluminum sulfate (Alum) and poly aluminum chloride (PAC) on the coagulation process of dug well water. Indones J Fundam Appl Chem. 2024;9(8):55-65. doi: 10.24845/ijfac.v9.i1.55

18. Ciobanu R, Mihai M, Teodosiu C. An overview of natural organic matter removal by coagulation in drinking water treatment. Bul Inst Polit Iași. 2022;68(4):69-92.

19. Simon F, Szabó M, Fábián I. The chlorination of glycine and α-alanine at excess HOCl: Kinetics and mechanism. J Hazard Mater. 2023;447:130794. doi: 10.1016/j.jhazmat.2023.130794

20. Mazur DM, Lebedev AT. Transformation of organic compounds during water chlorination/bromination: Formation pathways for disinfection by-products (a review). J Anal Chem. 2022;77(14):1705-1728. doi: 10.1134/S1061934822140052

21. Fan M, Luo J, Gao Y, Huang H, Qiu J, Yang X. Discovery of halogenated cyclopentene-diones as a new class of toxic disinfection byproducts from reaction of phenols with secondary disinfectants. Water Res. 2026;299:125875. doi: 10.1016/j.watres.2026.125875

22. Barloková D, Ilavský J, Sedláková J, Matis A. Removal of humic substances from water with granular activated carbons. Eng Proc. 2023;57(1):22. doi: 10.3390/engproc2023057022

23. Somma S, Reverchon E, Baldino L. Water purification of classical and emerging organic pollutants : An extensive review. ChemEngineering. 2021;5(3):47. doi: 10.3390/chemengineering5030047

24. Krugly E, Pitak O, Ciuzas D, et al. VOC removal from ventilation air by gas-to-particle conversion: Towords the enhancement of process efficiency. Build Environ. 2022;209:108647. doi: 10.1016/j.buildenv.2021.108647

25. Filip P, Pivokonsky M. The impact of low temperature on the efficiency of coagulation/flocculation process in drinking water treatment. Environments. 2026;13(1):40. doi: 10.3390/environments13010040