Юрий Рахманин,
академик РАН
Геннадий Онищенко,
академик РАН
Современные гигиенические проблемы централизованного обеспечения населения питьевой водой и пути их решения
Централизованное обеспечение населения Российской Федерации питьевой водой, отвечающей необходимым гигиеническим требованиям, находится на неудовлетворительном уровне. Динамика качества подаваемой населению воды направлена в сторону улучшения (рис. 1), однако предстоит еще серьезная работа по приведению его в надлежащее состояние. В наибольшей степени это касается Дальневосточного ФО (как по химическим, так и по микробиологическим показателям).
Если же проводить анализ по субъектам, то по санитарно-химическим показателям наихудшей является Томская область (56% нестандартных проб), затем следует Новгородская, Тверская и Курганская области, Ненецкий, Чукотский и Ямало-Ненецкий автономные округа, Республики Карелия, Калмыкия и Мордовия (48–34% нестандартных проб). В еще более неприглядном состоянии находится качество воды нецентрализованного водоснабжения. Наиболее частые превышения нормативов отмечаются по содержанию в питьевой воде железа, бора, марганца, фтора, кремния, лития, хлороформа, хлоридов, йода. По микробиологическим показателям качества воды наиболее проблемной является Чеченская республика (34% нестандартных проб), затем республики Ингушетия, Дагестан, Карачаево-Черкесская, Кабардино-Балкарская, Хакасия, Приморский край, Владимирская, Архангельская и Сахалинская области.
Показано, что в недостаточном высоком качестве воды централизованных систем водоснабжения виноваты, прежде всего, сами водоканалы. Как видно, в разводящей сети некоторое ухудшение отмечается, главным образом, по микробиологическим показателям (табл. 1). Сравнительный анализ показал также, что доля нестандартных проб воды в централизованных и нецентрализованных системах водообеспечения по химическим показателям различаются всего примерно в 1,5–2 раза, в то время как по микробиологическим показателям в 4,5–5 раз, что связано с ее более основательным обеззараживанием, в основном хлорсодержащими реагентами. Однако в обоих случаях эффективность работы водоканалов следует признать недостаточной с точки зрения обеспечения качества подаваемой населению воды соответствующим нормативным документам.
Это наглядно проявляется при мониторинге качества воды централизованных систем водоснабжения даже в самом богатом по финансовому обеспечению Центральном федеральном округе, в результате которого выявлены случаи несоответствия питьевой воды гигиеническим требованиям во всех 18 субъектах в количестве от одного до 12 показателей (табл. 2). Говоря о водоканалах г. Калининграда, следует отметить, что они, в основном, сталкиваются с проблемой повышенной окисляемости воды, обусловленной органическими веществами, и при использовании хлорреагентов для ее обеззараживания – с проблемой образования побочных продуктов, таких как хлороформ.
Причины загрязнения
Микробное загрязнение недостаточно обеззараженной питьевой воды в Российской Федерации тесно связанно с инфекционной заболеваемостью населения как бактериальной, так и вирусной природы, которые, как представлено на графике (рис. 2), имеет некоторую тенденцию к росту. Указанные факты свидетельствуют о необходимости повышения эффективности работы станций водоподготовки как путем регулирования условий их функционирования, так и посредством внедрения новых доступных технологий водообработки.
Задачи эти не простые, учитывая существенно возросшее загрязнение водоисточников, особенно поверхностных, как за счет сброса в них недостаточно очищенных сточных вод, загрязнений, поступающих из атмосферы, загрязненных смывов с поверхности земли, так и веществ, мигрирующих в воду из загрязненных донных отложений, в силу чего только ≈1% поверхностных вод относится к источникам 1-го класса, отвечающим требованиям принятых типовых схем водоподготовки (коагуляция, отстаивание, фильтрация, обеззараживание). Непростая ситуация зачастую отмечается и со стороны загрязнения подземных водоисточников. Ну и конечно, это – проблема недостаточно качественных водоразводящих сетей, трудноразрешимость которой нарастает с каждым годом, особенно для городов больших территорий и плотности производственной и жилищной застройки.
К важным причинам следует отнести и нарастающий прессинг количества химических веществ, загрязняющих водные объекты. Из более чем 170 млн синтезированных соединений около 150 тыс. их широко используется или образуется в результате хозяйственной деятельности и так или иначе, в конечном счете, в нативном виде или в виде продуктов природной или техногенной трансформации загрязняют воду, являющуюся, по существу, основной чистящей жидкостью на Земле. Из десятков и сотен выявляемых специалистами (табл. 3) в воде веществ (только лишь из группы летучих углеводородов) большая часть их до сих пор не имеет даже гигиенических нормативов, хотя в Российской Федерации ПДК или ОБУВ установлены для более чем 2000 химических соединений.
Например, исследование воды водоканала г. Ижевска показало не только высокое содержание ненормированных веществ в исходной и очищенной воде (более 90–95%), но и недостаточную эффективность удаления их из воды в результате применяемой традиционной технологии (из 232 летучих углеводородов в очищенной воде остается 103, то есть эффективность очистки не превышает 60%). На примере Москвы показана существенная разница загрязнения в случае использования в качестве источника речной или подземной воды и также значительное (на уровне 50%) содержание ненормативных летучих углеводородов в готовой питьевой воде. Такая картина характерна практически для всех водоканалов, использующих поверхностные водоисточники, что, конечно, не может не создавать вероятностную опасность для здоровья населения, которую необходимо просчитывать, в том числе с использованием методологии оценки риска здоровью.
Определенные из этих рисков могут быть связанны и с применяемой технологией водоподготовки, в частности с использованием для обеззараживания воды сильных окислителей. Например, если в воде присутствует анилин, то при обеззараживании ее хлором может образоваться 12 хлорированных углеводородов, половина из которых представлена канцерогеными и мутагенными соединениями. Это же происходит и при наличии ряда других веществ. При использовании другого сильного окислителя – озона – также образуется множество побочных продуктов дезинфекции, например, при наличии толуола образуется 11 соединений, пять из которых – это мутагены и канцерогены. Значительно менее выраженная трансформация химических соединений происходит под влиянием УФ-излучения.
Исследования показали, что обеззараживающий эффект сильных химических окислителей может быть значительно повышен за счет комбинации их с УФ-изучением. Так, использование ультрафиолета в комбинации с хлорреагентами позволило более чем на порядок уменьшить водообусловленную заболеваемость инфекционным гепатитом в г. Санкт-Петербурге, что подтверждает на практике более высокую чувствительность вирусного загрязнения к УФ-излучению, чем к воздействию хлора.
Другая важная проблема – наступление сине-зеленых водорослей на поверхностные водоемы в связи с климатическими изменениями и продвижение этой угрозы на более северные территории. Интенсивное цветение в жаркий летний период реки Волги и реки Москвы включает 15 основных видов цианобактерий и шесть основных их токсинов, в частности микроцистин, цилиндроспермопсин, анатоксин, сакситоксин, нодулярия-токсин, лингбия-токсин. 12 из указанных видов, по данным Московского центра Роспотребнадзора, уже с 2009 г. стали обнаруживаться в значительном числе проб водоканала г. Москвы, из них пять видов выявляются на уровне от 2 до 76% исследованных проб. Это определяет необходимость разработки отечественного норматива содержания цианобактерий и их токсинов в питьевой воде, а также важность гармонизации его с учетом достаточно различающихся допустимых величин, принятых в разных странах.
Нормы и безопасность
Говоря о нормативной базе РФ по контролю качества питьевой воды (в действующем СанПиНе 56 приоритетных показателей, в проекте ТР – 76 показателей), следует отметить, что она находится на уровне требований технически развитых стран, постоянно совершенствуется, но, к сожалению, крайне недостаточно, как было показано выше, реализуется водохозяйственными организациями.
В связи с этим в 2009 г. была сделана попытка определить процент условно-доброкачественных нестандартных проб питьевой воды, то есть не наносящей непосредственно установленный вред здоровью. Это коснулось как органолептических показателей (запаха, мутности, цветности), так и показателей химической безвредности (содержания железа, марганца, уровней общей минерализации и общей жесткости), так и эпидемиологической безопасности (увеличения до 10% ежегодного количества проб с ненормативным ОМЧ). Исследования на примере г. Орла показали, что разница в годовом учете нестандартных проб воды централизованной системы водоснабжения может достигать 4,3–4,6% проб, что составляет от 1/4 до 1/10 отрицательных проб по химическим показателям и даже в этом случае свидетельствует о некачественной работе водоканалов.
Что касается показателей эпидемиологической безопасности питьевой воды, то как видно из табл. 4, ориентация на принятое в международной практике использование лактозного признака является менее надежным индикатором эпидбезопасности воды в сравнении с глюкозным признаком их идентификации. Прежде всего потому, что не охватывает значительно более широкий спектр встречающихся в воде всего семейства энтеробактерий, для которых глюкозный признак (ГКБ) идентификации является более характерным.
Многочисленные исследования, в том числе по городам Цимлянск и Азов в речном бассейне р. Дон, показывают, что при нулевых показателях ОКБ и ТКБ, определяемых по лактозному признаку, в питьевой воде городов в значительном числе проб (более 5–26%) обнаруживались не только условно-патогенные (клебсиеллы, синегнойная палочка), но даже патогенные (сальмонелла) энтеробактерии, а выявление микробного загрязнения по глюкозному признаку вредности достигало 20–34%, что подтверждает важное индикаторное значение именно показателя ГКБ, идентифицируемого по глюкозо-оксидазному тесту, который в разработанной в России модификации позволяет также почти вдвое ускорить получение результата микробиологического анализа воды (ориентировочного за 18–24 часа вместо 48 часов и окончательного за 32–48 часов вместо 72 часов).
Ретроспективный анализ (рис. 3) показал также, что при нулевых показателях ОКБ и ТКБ как в России, так и за рубежом отмечаются вспышки и спорадическая инфекционная заболеваемость, в то время как при нормативных показателях ГКБ такие вспышки не регистрировались более чем за 30-летний период. Это еще раз делает актуальным вопрос повышения надежности системы индикаторного санитарно-микробиологического контроля питьевой воды в Российской Федерации.
Для повышения эффективности обеззараживания воды с целью обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения в современном мире все большее применение находят комбинированные методы дезинфекции. Показана рациональность использования хлорирования с УФ-излучением, что позволяет повысить эффективность обеззараживания, уменьшить образование побочных опасных хлорированных соединений, поддержать необходимое санитарное состояние водоразводящих сетей. В ряде случаев важно отметить целесообразность использования УФ-излучения и для удаления дурно пахнущих веществ на очистных сооружениях канализации, что в том числе касается сероводорода, аммиака, меркаптанов, даже в условиях высокой влажности, содержания взвешенных веществ и аэрозолей, органических и неорганических соединений.
Важной задачей по более широкому внедрению УФ-излучения в системы водоподготовки является стандартизация необходимой дозы облучения для воды различных водоисточников и стоков. Имеющаяся нормативная база в настоящее время уточняется в научных исследованиях с точки зрения достижения всех необходимых биологических эффектов: противовирусных, антибактериальных и антипаразитарных, в том числе с учетом нормативов, используемых в ряде зарубежных государств, таких как Германия, Австрия, Франция, Швейцария, Норвегия, Швеция, Новая Зеландия.
В целом анализ показал, что в зависимости от производительности водоочистных станций наиболее широкое применение для обеззараживания воды нашли обработка хлором (29–35%), гипохлоритом (22–30%), УФ-излучение (18–30%), и всего 3–4% – обработка нехлорными реагентами. Вместе с тем сброс сточных вод без какого-либо обеззараживания по-прежнему велик и колеблется в зависимости от производительности станций водоочистки от 10 до 26%, что является недопустимым.
Качество в бутылке
Питьевая вода должна быть не только безопасной, но и полезной. Как правило, она содержит необходимые для нормальной деятельности организма макро- и микрокомпоненты. В этой связи в 2002 г. было выпущено Постановление № 5 Главного государственного санитарного врача РФ о необходимости коррекции макро- и микроэлементного состава питьевой воды, как основного по объему потребления продукта питания населения. Вместе с тем, учитывая проблематичность такого достижения в системах централизованного питьевого водоснабжения, положения этого постановления нашли свое отражение в нормативных документах по расфасованным питьевым водам, где определены три категории качества: первая категория, высшая категория и вода для детского питания (детская вода).
Принципиальные различия этих вод заключаются в более полном анализе качества расфасованных вод (93 показателя вместо 56), значительно более жестких нормативных величинах содержания вредных химических веществ, прежде всего, ксенобиотиков 1-го и 2-го классов опасности (в первой категории нормативы по 24 показателям жестче чем для водопроводной воды от 2 раз до 5 тыс. раз, в высшей категории по 35 показателям жестче чем в первой категории в 2–5 раз, в детской воде – по 12 показателям в два раза жестче, чем в высшей категории с учетом повышенного водообмена в детском организме). В числе этих изменений введены 18 нормативных величин по девяти показателям оптимального содержания биогенных элементов в пределах от минимально-необходимых до максимально допустимых величин. Корректировка нормативов проведена с учетом методологии оценки популяционных и индивидуальных рисков здоровью.
Разработанные документы находятся в соответствии с международной базой данных. Эти нормативы вошли не только в соответствующий СанПиН РФ, но и в Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), утвержденные решением комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 299.
Анализ более 857 расфасованных питьевых вод, присутствующих на рынке РФ, показал, что из этого числа около 150 вод отвечают требованиям высшей категории качества и более 10 вод зарегистрированы как «детские воды». Бутилированию высококачественной питьевой воды, на порядки перекрывающей качество водопроводной, во всем мире уделяется все более растущее внимание, чему выше нами было дано определенное объяснение. Например, в Голливуде продается только марка Ten Thousandbling H2O стоимостью от 40 до 70 долл., а в рекорды Гиннеса занесена бутылка с питьевой водой стоимостью 3 млн 300 тыс. долл. (рис. 4), что можно рассматривать как «чудачество», но при этом возникает вопрос – почему не с коньяком, вином или оливковым маслом известных марок, а с высококачественной питьевой водой. Ответ на этот вопрос с каждым десятилетием становится все более ясным и прозаическим.
Присутствуя в Калининграде, нельзя не отметить, что первые шаги в этом городе по розливу питьевой воды были явно неудачными и свидетельствовали о серьезном непрофессионализме, в связи с чем возникал вопрос: почему же сами водоканалы упускают возможность выпускать высококачественные расфасованные воды? Считаем, что на эту сторону проблемы также стоит обратить внимание.
Необходимо особо подчеркнуть работы по поиску технологий активации молекулярной структуры воды, что пока находит свое практическое применение только при производстве расфасованных функциональных питьевых вод. Это, главным образом, и тепловые, и электрические, и волновые технологии.
Необходимость сотрудничества
Наконец, одна из серьезных проблем водоканалов – необходимость замены около половины всех труб в разводящих водопроводных системах страны. Это проблема не только качества воды, но и долговечности труб для нормальной их эксплуатации (10 образцов пластиковых труб прошли в НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина гигиеническую оценку). Химический анализ воды, проведенный после контакта с указанными полимерами, показал преобладающее загрязнение воды фталатами и, хотя выявлявшиеся концентрации комплекса различных веществ в семи образцах находились на приемлемом уровне, два образца не соответствовали нормативным требованиям, а один находился в зоне определенного риска и требует дальнейшего исследования.
Обобщая представленные материалы, следует отметить настоятельную необходимость тесного сотрудничества водоканалов с фундаментальной и прикладной наукой. Только благодаря такому сотрудничеству и резкому повышению качества поставляемой населению питьевой воды можно ставить вопрос о ценообразовании и изменении тарифов на воду в централизованных системах водоснабжения населения страны.
Статья подготовлена по материалам доклада, представленного на Х Юбилейной конференции водоканалов России (г. Калининград) при участии экспертов Государственной думы РФ, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» МЗ РФ.