ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2010, том 37, № 2, с. 199-208
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 543.311
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОД НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ ИНДУСТРИАЛЬНОГО РЕГИОНА СЕВЕРА1 © 2010 г. Т. И. Моисеенко*, В. В. Мегорский**, Н. А. Гашкина*, Л. П. Кудрявцева**
*Институт водных проблем Российской академии наук 119333 Москва, ул. Губкина, 3 **Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук
184200Апатиты, ул. Ферсмана, 14 Поступила в редакцию 21.05.2009 г.
Дана характеристика загрязнения водоисточников и питьевых вод ряда городов и поселков Кольского Севера металлами, стоками и воздушными выбросами предприятий горно-металлургической промышленности. Приведены статистические данные по заболеваемости населения. Установлены зависимости между показателями качества вод и накоплением тяжелых металлов в почках и печени посмертно обследованных пациентов, а также результаты их гистологического, клинического и па-толого-анатомического обследования. На основе результатов комплексных исследований дана оценка последствий загрязнения питьевых вод на здоровье населения региона.
Ключевые слова: качество вод, загрязнение, металлы, биоаккумуляция, здоовье населения.
Повышение содержания в воде опасных элементов (металлов и металлоидов) происходит вследствие непосредственного сброса сточных вод металлургических производств в озера и реки, смыва с территорий промышленных и урбанизированных площадей, выпадения из загрязненной атмосферы, выщелачивания кислотными осадками из отвалов на водосборе. В комплексе это приводит к обогащению вод большим спектром микроэлементов, многие из которых токсичны для человека. Элементы подразделяются на эссенциальные (биофильные) и неэссенциальные. К первой группе относится большая группа металлов, таких как Бе, Со, Си, Сг, Мп, Zn и др. Эти элементы функционально присущи в тех или иных концентрациях живым организмам, однако при высоком содержании в окружающей среде оказывают на них токсическое действие, а их накопление в организме приводит к нарушению ряда биохимических функций. К группе неэссенци-альных элементов относятся РЬ, Сё, Щ. Эти элементы токсичны и представляют большую опасность для живых организмов. Наиболее общие сведения о характере влияния избытка или недостатка тех или иных элементов в окружающей среде, включая питьевые воды, на здоровье населения представлены в работах [8—11, 14, 23].
Ряд массовых заболеваний человека связан с образованием техногенных геохимических аномалий. Например, Щ вызывает нейрологический эффект, Сё и РЬ обладают канцерогенными и го-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке программы Президиума РАН № 21 "Фундаментальные науки — медицине".
надотоксичными свойствами. Накопление в организме эссенциальных микроэлементов приводит к эндемичным заболеваниям. Например, 8г способствует патологиям костных тканей, МЬ — подагре, Си — анемии [2, 12]. В последние годы широкую известность получают новые токсичные свойства элементов. Примером служит А1, который активно выщелачивается в водоемы под воздействием кислых осадков. Доказано, что не столько низкие значения рН, сколько связанные с ними высокие концентрации ионных форм А1 приводят к гибели водной фауны. Ряд нейрологических заболеваний человека связывают с высоким содержанием этого элемента в питьевых водах [15, 19, 24].
Кольский север России — один из промышлен-но развитых регионов, здесь широко осваиваются медно-никелевые, железистые, апатито-нефелино-вые, редко-земельные руды, а в ближайшей перспективе — освоение платиновых, хромитовых, золотоносных и алмазных месторождений. Отвалы горных пород и отработанных руд, шахтные и карьерные воды, стоки и складированные отходы обогатительных производств — источники техногенной миграции ряда элементов. Кислотные осадки, формирующиеся вследствие выбросов в атмосферу кислотообразующих агентов плавильными цехами металлургических комплексов и трансграничных переносов, ускоряют процессы химического выщелачивания элементов и их миграцию. Показано, что в современных условиях формируются новые техногенные геохимические провинции [5, 18], экологические последствия которых требуют пристального
Рис. 1. Схема расположения медно-никелевых комбинатов 7, рудников и горно-обогатительных фабрик 2, населенных пунктов 3 и водозаборов питьевых вод 4.
внимания, особенно — изучения влияния загрязнения поверхностных вод на здоровье населения. Как ни парадоксально, для питьевого водоснабжения основных городов часто используют воду из поверхностных водных объектов, которые получают стоки производств или находятся в зоне аэротехногенного загрязнения.
Цели выполненных исследований были следующие:
выявление загрязнения поверхностных вод — источников питьевого водоснабжения токсичными тяжелыми металлами (ТМ) на примере шести городов и поселков индустриально-развитого Кольского региона Севера;
оценка эффективности очистки вод от металлов в процессе водоподготовки;
оценка заболеваемости населения в городах и поселках, использующих воду для питьевого водоснабжения из поверхностных водных объектов;
определения влияния загрязнения питьевых вод и аккумуляции ТМ в органах человека на здоровье населения, включая развитие металло-обу-словленных патологий у людей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Комплексные исследования проводились в индустриально развитых городах (Мончегорск, Апатиты, Полярные Зори, Оленегорск), а также в более отдаленных поселках (Аллакурти и Ловозеро), использующих воду для питьевого водоснабжения из поверхностных источников водоснабжения. Схема размещения основных производств и водозаборов питьевого водоснабжения представлена на рис. 1. Забор воды для питьевого снабжения населения г. Мончегорска осуществляется из оз. Монче, которое находится в зоне аэротехногенного загрязнения выбросами комбината "Севроникель"; а городов Апатиты и Полярные Зори — из оз. Имандра. Водозаборы городов Апатиты и Полярные Зори расположены в зонах транзитного смешанного потока сточных вод от различных производств (комбината " Североникель", ОАО "Апатит", Оленегорского горно-обогатительного комбината), а также хозбы-товых стоков городов Апатиты и Мончегорск. Расстояние от мест различных сбросов до точки водозабора г. Апатиты — 50—100 км, г. Полярные Зори — 100—150 км. Водоснабжение поселков Ловозеро и Аллакурти производится также из поверхностных водоемов, однако, достаточно удаленных от районов промышленных центров (>200 км от факела дымовых выбросов).
Пробы питьевой воды для анализа отбирались из источника водоснабжения и из водопроводных сетей при подаче населению, что позволило оценить изменения химического состава вод после водоочистки и прохождения по трубопроводам. Пробы воды отбирались в полиэтиленовые бутыли фирмы Nalgen®, материал которых не имеет сорбирующих свойств. Бутылки были тщательно очищены в лаборатории и дважды ополаскивались водой озера перед отбором. После отбора образцы помещались в темные контейнеры и в охлажденном виде (приблизительно +4°C) транспортировались в сжатые сроки в лабораторию. Для определения микроэлементов пробы воды также фильтровались в полевых условиях с использованием установки Milipore, фильтрованные и не фильтрованные пробы подкислялись азотной кислотой и уже в подготовленном виде отправлялись в лабораторию для дальнейшего анализа.
Химические анализы проб воды выполнены по единым методикам в лаборатории Института проблем промышленной экологии Севера (ИППЭС) КНЦ РАН. Концентрации микроэлементов Sr, Al, Fe, Mn, Cr, Cu, Ni, Zn, Cd, Со, Pb, Аз определялась атомно-абсорбционным методом (GFAAS, model Perkin-Elmer-5000) с непламенной атомизацией (HGA-400). Контроль качества измерений осуществлялся при жестком внутрилабораторном контроле и подтверждался ежегодными международными интеркалибрациями, включая определения микроэлементов, которые аналитическая лаборатория ИППЭС КНЦ РАН проводит с рядом Европейских лабораторий в рамках совместных проектов. Для большинства проб определения выполнены двумя методами.
При анализе заболеваемости населения в городах и поселках использовались данные комитета здравоохранения Мурманской обл., Мурманского областного онкологического центра и Московского научно-исследовательского онкологического института.
Для изучения аккумуляции ТМ в тканях жителей данных населенных пунктов для анализа отбирались ткани печени и почек у людей, проживших в данной местности не менее 10 лет и не работавших непосредственно на предприятиях с высокой вредностью труда (110 обследованных посмертно пациентов). В случае хронического алкоголизма или вирусных гепатитов объекты исключались из исследований. В качестве контрольной группы как "нормы" микроэлементного состава органов при оценках степени биоаккумуляции металлов в них были взяты соответствующие ткани плода (мертворожденных и поздних выкидышей). Принималось, что трансплацентарный барьер предотвращает проникновение металлов в организм развивающегося плода. Одновременно отбирались патологоанатомические пробы на гистологическое исследование, в дальнейшем проводимое по общепринятым методам. В основу
комплексного заключения о заболеваемости людей положены результаты анализа клинических, гистологических и лабораторных показателей обследованных пациентов. В изучаемые клинические признаки вошли данные анамнеза, результаты клинического обследования при жизни и патолого-анатомическое заключение после смерти.
Подготовка проб для определения содержаний микроэлементов осуществлялась методом мокрого разложения в концентрированной азотной кислоте с добавлением перекиси водорода. Определение элементов в биологических образцах проводилось также методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с графитовой атомизацией на приборах фирмы Perkin-Elmer (Perkin-Elmer-5000, Analyst-800 c Зеемановским корректором фона). Содержание ртути определялось на анализаторе ртути FIMS-100 (фирма Perkin-Elmer). Для приготовления шкал концентраций использовались стандартные растворы фирмы Merck.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Характеристика загрязнения вод в районах водозабора и при по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.