Введение. Для России проблема обеспечения населения питьевой водой требуемого качества и в достаточном количестве является наиболее значимой. Чистая вода – главный ресурс сохранения здоровья жителей России. Качество питьевой воды непосредственно влияет на заболеваемость населения [1–3]. По оценке Всемирной организации здравоохранения, некачественная питьевая вода является причиной более 80 % болезней1, поэтому чистота питьевой воды и ее доступность являются важнейшими факторами, определяющими качество жизни населения.

Население г. Владимира централизованно обеспечивается питьевой водой из поверхностного водозабора р. Нерль и р. Клязьмы и подземного Судогодского водозабора в соотношении 50 % поверхностной и 50 % подземной воды.

Реки Нерль и Клязьма, из которых производится водозабор, по показателям качества воды, согласно ГОСТу 2761–842, относятся ко второму классу, т. е. воду из данных рек без специальных методов очистки воды использовать для питьевых целей нельзя. Основными загрязнителями рек Нерль и Клязьма являются биогенные элементы, органические вещества, азот аммонийный, азот нитратов, металлы – железо, медь, марганец.

Нерлинская очистная водопроводная станция работает по классической технологии, основанной на традиционных осветлительных методах очистки, к которым относятся реагентная обработка, отстаивание, фильтрование, обеззараживание воды, и главным образом решает задачу удаления из воды основной массы загрязнений. Однако она не рассчитана на глубокую очистку воды. По данной технологии поступающая вода дважды обрабатывается гипохлоритом натрия, причем в дозах, необходимых как для обеззараживания воды, так и водопроводных сетей. Но такая обработка имеет и значительные побочные эффекты. При взаимодействии органических веществ, содержащихся в речной воде, с активным хлором образуются галогенсодержащие соединения, среди которых наиболее часто встречаются тригалогенметаны, придающие воде неприятный привкус и запах, а также обладающие канцерогенным действием, что несет потенциальную опасность для здоровья людей при употреблении такой воды [4–6]. Использование более современных методов очистки воды, таких как озонирование, сорбция на активных углях, мембранное фильтрование и т. д. [7–9], позволяющих значительно улучшить качество воды, требует модернизации очистной станции и крупных капиталовложений, что для жителей г. Владимира, скорее всего, является отдаленной перспективой. Тем не менее очищенная вода по той технологии, которая в настоящее время существует, практически безопасна, но жители г. Владимира с большой осторожностью относятся к употреблению хлорированной питьевой воды.

Подземная вода Судогодского водозабора, используемая без предварительной очистки для подачи в некоторые районы г. Владимира, обладает хорошими органолептическими показателями, не содержит аммонийный азот, содержание нитратов значительно ниже предельно допустимой концентрации (ПДК), в воде отсутствуют полифосфаты, а также тяжелые металлы. Природная вода Судогодского водозабора не представляет эпидемической опасности по всем микробиологическим и паразитологическим показателям, утвержденным действующими санитарно-гигиеническими нормативами. В то же время вода Судогодского водозабора не является мягкой, общая жесткость варьирует от 4,7 до 8,3 мг-экв/л.

Кроме того, подземная вода Судогодского водозабора может содержать избыточное количество фтора, что обусловлено природными факторами Судогодского района, геохимической спецификой состава водовмещающих пород и особенностями режима питания подземных вод в данном районе [10]. Такую воду необходимо очищать от избытка фтора с применением специальных материалов [11–13].

Городские жители активно используют для питьевых целей и приготовления пищи воду из альтернативных источников, и в частности родников г. Владимира, являющихся естественным местом разгрузки грунтовых вод. Качество грунтовых вод, выходящих на поверхность, во многом определяется природным и санитарным состоянием городских территорий, а также зависит от барьерных функций почв и подстилающих пород данных территорий [14–16].

Вследствие динамичного развития города городские родники оказываются расположенными в непосредственной близости от транспортных путей, жилых и промышленных зон, различных несанкционированных свалок, что приводит к их интенсивному загрязнению. Почвы не в состоянии выполнить свои барьерные функции, и опасные загрязнители могут поступают в родниковую воду, что увеличивает риски возникновения опасных заболеваний у населения. В связи с этим проведение оценки показателей качества родниковых вод городских территорий является на сегодняшний день важной и актуальной задачей. Цель исследования: оценка качества воды родников города Владимира по показателям безопасности и интегральной токсичности. Материалы и методы. В качестве объектов исследования были выбраны воды родников, расположенных в различных районах областного центра и пользующихся популярностью у жителей города.

На рис. 1 представлено месторасположение исследуемых родников г. Владимира.

Авторами статьи для оценки качества родниковых вод вышеуказанных родников были проанализированы данные по 31 показателю (общехимические и микробиологические показатели) за период с 2017 по 2021 г., полученные из аккредитованной химической лаборатории ООО «Владимир ВтормаКлининг» и проведенные по заказу администрации г. Владимира в рамках выполнения муниципальной программы «Повышение экологической безопасности на территории муниципального образования города Владимир». В феврале 2022 года авторами были отобраны пробы родниковых вод для определения отдельных санитарно-химических показателей родниковых вод, которые по результатам мониторинга за предшествующие годы были близки или превышали установленные для них ПДК, с целью их актуализации и оценки антропогенного влияния на качество родниковых вод. Отбор проб проводился по ГОСТ Р 51592-003 в чистые стеклянные емкости объемом 1 дм3 с герметичными пластмассовыми пробками. Анализ проб проводили по стандартным методикам с использованием методов потенциометрии, кондуктометрии, титриметрического метода. Физиологическую полноценность воды родников оценивали по соответствию концентраций макро- и микроэлементов требованиям СанПиН 2.1.4.1116–02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества»4. Были проведены исследования по определению интегральной токсичности образцов родниковых вод г. Владимира на люминометре «Биотокс-10М» по методике экспрессного определения интегральной токсичности5. Данная методика предусматривает измерение интенсивности биолюминесценции тест-объекта, в качестве которой используются лиофилизированные люминесцентные бактерии или ферментные препараты бактериальной люциферазы, входящие в состав биосенсора «Эколюм» (ТУ 2639-236-00209792-016). Методика основана на определении изменения интенсивности биолюминесценции бактерий в зависимости от содержания в анализируемой пробе химических веществ-токсикантов по сравнению с контролем (дистиллированная вода).

Выводы о токсичности пробы делались на основе изменения интенсивности биолюминесценции бактерий (имп/с) по сравнению с контролем за 30-минутный период экспозиции. Уменьшение интенсивности биолюминесценции пропорционально токсическому эффекту «Т», который устанавливает характер ответа биосенсора на токсичность среды и рассчитывается по формуле:

где I0 и I соответственно интенсивность биолюминесценции контроля и опыта.

Методика предусматривает три пороговых уровня токсичности:

допустимый уровень токсичности: индекс токсичности Т меньше 20;

образец токсичен: индекс Т равен или больше 20, но меньше 50;

– высокая токсичность образца: индекс Т равен или больше 50.

В ряде случаев индекс токсичности может иметь отрицательное значение (при I > I0), тогда делается вывод об отсутствии токсичности образца и индекс токсичности принимает нулевое значение. Все анализы проводились в лаборатории химии воды кафедры биологии и экологии ВлГУ.

Результаты и обсуждение. На первом этапе работы были проанализированы имеющиеся данные по общехимическим и микробиологическим показателям родниковых вод за период 2017–2021 гг. на предмет соответствия ПДК и санитарно-гигиеническим нормативам. Анализ качества воды проводили по следующим показателям:

Данные по органолептическим показателям воды за период 2017–2021 гг. по шести исследуемым родникам представлены в табл. 1.

По органолептическим показателям вода во всех шести родниках за анализируемый период соответствует санитарно-гигиеническим нормативам, установленным СанПиН 2.1.3684–217: запах не ощущается (0 баллов), привкус не ощущается (0 баллов), цветность и мутность значительно ниже установленных нормативов.

Показатели содержания тяжелых металлов в воде родников за период 2017–2021 гг. приведены в табл. 2.

Содержание тяжелых металлов в воде всех исследуемых родников г. Владимира значительно ниже ПДК, и тенденции роста их концентраций за анализируемый период не выявлено, что говорит о том, что почвы в местах расположения родников, являющиеся геохимическим барьером для тяжелых металлов, на сегодняшний день выполняют свои защитные экологические функции, практически полностью исключая попадание ТМ в грунтовые воды, питающие родники.

В табл. 3 представлены данные по содержанию катионов и анионов в родниках г. Владимира за исследуемый период.

На протяжении пятилетнего периода на некоторых родниках наблюдаются значения выше ПДК по нитратам. Данное превышение выявлено у родника № 3 (рис. 2), близкие значения к ПДК по нитратам имеют родники № 2 и № 5 – до 0,83 ПДК. В настоящее время установлено, что повышенное содержание нитратов в питьевой воде может привести к развитию неканцерогенных рисков для здоровья людей – вызывать патологии сердечно-сосудистой системы и печени, желудочно-кишечного тракта, почек, кожного покрова, эндокринной системы, отклонения в физическом развитии детей [17–19]. Превышение нитратов в воде приводит к метгемоглобинемии, нарушению окислительной функции крови, особенно у искусственно вскармливаемых детей8 [20–22].

Обнаруженное превышение нитратов в воде указанных родников обусловлено прежде всего антропогенным фактором: родники № 2 и 3 находятся в зоне жилых застроек, связанных с частным сектором, родник № 5 находится в зоне садоводческого товарищества. Повышенное содержание нитратов связано прежде всего с чрезмерным применением удобрений или в результате просачивания сточной воды или других органических отходов в поверхностные и подземные воды, поэтому обустройство санитарных зон около данных родников является актуальной задачей.

Анализируя табл. 3, можно обратить внимание на низкие концентрации в воде родников таких ионов, как Mg2+ и F–. Содержание ионов Mg2+ в роднике № 3 и роднике № 6 находится ниже нижнего предела физиологической полноценности воды и составляет 4,7–4,9 мг/дм3 при норме физиологической полноценности 5–65 мг/дм3, а фторид-ионов во всех исследуемых родниках – на уровне ниже предела физиологической полноценности воды и составляет 0,02–0,29 мг/ дм3 при норме 0,5–1,5 мг/дм3 [4]. Дефицит магния в организме может привести к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, гипертонической болезни, судорогам [23][24]. Недостаток фтора в организме, связанный с его низкой концентрацией в питьевой воде, приводит к возникновению кариеса [25]. Таким образом, считать воду в родниках г. Владимира полностью полезной и физиологически полноценной из-за низкого содержания отдельных микроэлементов нельзя.

Данные по общим показателям воды родников г. Владимира представлены в табл. 4.

Анализ табл. 4 показывает, что есть превышение ПДК по жесткости. Это превышение касается прежде всего родника № 2, причем в течение всего наблюдаемого периода (значение жесткости колеблется от 7,72 до 8,33 мг-экв/дм3 при ПДК 7,0 мг-экв/дм3), что обусловлено в первую очередь повышенным содержанием в данном роднике солей кальция и магния, которые попадают в воду вследствие выщелачивания из водовмещающих пород.

Наиболее мягкая вода родника № 1 (показатель жесткости в пределах 3,38–4,46 мг-экв/ дм3). У остальных родников показатель жесткости в пределах ПДК. Следует отметить, что кратковременное употребление более жесткой или более мягкой воды не является опасным для здоровья. Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью может привести к накоплению солей в организме, заболеванию суставов (артриты, полиартриты), образованию камней в желчном и мочевом пузыре.

Нижняя граница значений рН находится в пределах 6,09–6,17, что близко к нижней границе нормативного значения рН. Такие значения рН имеет вода родника № 1, у остальных родников рН в пределах нормы. Вода с такими довольно низкими значениями рН обычно считается слабокислой (рН 5,0–6,5). Длительное употребление такой воды может привести к развитию ряда патологий. В организме развивается кислотная среда, при которой возможны болезни ЖКТ, нарушение обмена веществ и т.д. Если границы рН в России в соответствии с СанПин 1.2.3685–219 установлены в пределах 6–9 ед. рН, то в зарубежных странах более жесткие требования к водородному показателю: в ЕС (согласно директиве Совета ЕС «По качеству питьевой воды, предназначенной для потребления человеком»10 (98/83) – 6,5–9,5 ед. рН, а в нормах Агентства по охране окружающей среды США (U.S.EPA) – 6,5–8,5 ед. рН11. Большинство ученых считают, что границы рН для питьевой воды должны быть в пределах от 6,5 до 8,5 ед. рН. Содержание АПАВ, сухого остатка и показателя перманганатной окисляемости всех родниковых вод за исследуемый период находились ниже нормативно установленных значений.

Учитывая тот факт, что безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим показателям, авторами были проанализированы данные по ним за период 2017–2021 гг. В табл. 5 представлены данные по микробиологическим показателям анализируемых родников. Так как в 2017–2018 гг. микробиологические показатели всех исследуемых родников были в норме, в табл. 5 включены данные только за 2018 и 2020–2021 гг. и для тех родников, у которых были обнаружены нарушения микробиологических показателей за данные периоды.

Вода родника № 4 (с 2018 г.), родника № 2 (с 2020 г.), родника № 3 и родника № 5 (с 2021 г.) по бактериальной загрязненности не соответствует требованиям, предъявляемым к безопасности и качеству питьевой воды, установленными СанПин 1.2.3685–21. Наличие термотолерантных колиформных бактерий говорит о плохом каптаже (место сбора подземных вод в местах их выхода на поверхность) указанных источников и о попадании в воду продуктов жизнедеятельности человека и животных. Для данных родников в обязательном порядке необходимо организовать санитарную очистку территорий и благоустройство каптажей.

В феврале 2022 года авторами исследования были отобраны образцы проб воды из исследуемых родников с целью определения тех показателей, которые имели превышения в период 2017–2021 гг., а также для определения индекса токсичности воды родников. Результаты определений представлены в табл. 6.

Из табл. 6 видно, что по-прежнему наблюдается превышение жесткости у родников № 2, 3, 6. У родников № 4 и 5 значения жесткости близки к ПДК (0,98–1ПДК). По нитратам превышение наблюдается у родника № 3 – 1,4 ПДК, близкое значение к ПДК по нитратам имеет вода родника № 5 – 0,88 ПДК. Измерение рН воды родников показало, что родник № 1 по-прежнему имеет рН ниже нижнего предела водородного показателя, утвержденного СанПин 1.2.3685–21. Определение индекса токсичности показало отсутствие токсичности у воды всех родников (Т = 0). Это говорит о том, что выявленные в процессе мониторинга следовые количества тяжелых металлов, поверхностно-активных веществ, органических веществ и, возможно, присутствующие в воде еще какие-то загрязнители, которые не были инструментально выявлены в данном исследовании, не несут рисков и опасностей здоровью населения.

Заключение. Проведенные исследования показали, что вода родников г. Владимира не совсем соответствует санитарно-гигиеническим нормативам, установленным для воды хозяйственно-питьевого назначения. В роднике № 2 обнаружено превышение по жесткости в течение всего наблюдаемого периода, у родника № 3 – по нитратам, что представляет опасность для здоровья населения. Выявлено низкое содержание ионов магния и фтора в воде всех родников, что снижает физиологическую полноценность воды и несет определенные риски для здоровья человека. В воде родников № 2–5 была выявлена бактериальная загрязненность. Для данных родников необходимо организовать санитарную очистку территорий и благоустройство каптажей. Воду родников в обязательном порядке необходимо кипятить. В связи с тем что качество воды родников подвержено постоянным изменениям, которые связанны как с сезонностью и погодными условиями, так и с возрастающим антропогенным фактором, экологический мониторинг родников необходимо проводить на регулярной основе, что позволит предупредить возможные риски заболеваний жителей города Владимира.

1. Guidelines for Drinking-water Quality. Geneva: WHO Press; 1993. Accessed April 23, 2022. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/44584/9789241548151_eng.pdf 2. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора. Москва: Стандартинформ, 2006. 12 с. 3. ГОСТ Р 51592-00. Вода. Общие требования к отбору проб. Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 21 апреля 2000 года № 117-ст. 4. СанПиН 2.1.4.1116–02 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества». Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 15 марта 2002 года. 5. Методические рекомендации МР № 01.021-07. Методика экспрессного определения интегральной химической токсичности питьевых, поверхностных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод с помощью бактериального теста «Эколюм». Утверждены Главным врачом ФГУЗ «Федеральный центр гигиены и эпидемиологии» 15 июня 2007 года. 6. Тест-система для экспрессного количественного определения токсичности объектов окружающей среды с помощью люминесцентного бактериального теста «Эколюм» Номер по каталогу ИФ 21-01. ТУ 2639-236-00209792-01. 7. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 28 января 2021 г. № 3 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 2.1.3684–21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий» (с изменениями и дополнениями) 8. Руководство по обеспечению качества питьевой воды. Всемирная организация здравоохранения. Женева, 2004. Т. 1: 3-е изд. 63 с. 9. СанПин 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». 10. Директива Совета ЕС «По качеству питьевой воды, предназначенной для потребления человеком». 11. Нормы Агентства по охране окружающей среды США (U.S.EPA).