Мониторинг качества подземных вод на крупных городских водозаборах

В. М. Шестаков, С. А. Брусиловский

Фундаментальной задачей мониторинга качества питьевых подземных вод крупных городских водозаборов является оценка общих гидрогеохимических условий месторождения, их вариабельности в пространстве и времени, условий и факторов формирования химического состава, соответствия качества нормативным документам по комплексу химических, органолептических, физических, в том числе радиационных, микробиологических показателей. Достоверность и информативность данных гидрогеохимического мониторинга должна обеспечиваться надежной химико-аналитической базой, включающей комплекс сертифицированных методов анализа, отбора, хранения и транспортировки проб, использование методов оперативного контроля, соблюдение метрологических характеристик аналитических методов.

Состав и порядок гидрогеохимических наблюдений, требования к качеству питьевых вод и методам их анализа определяется рядом нормативных документов: ГОСТ 27065-86 <Качество воды. Термины и определения>, ГОСТ 2761-84 <Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора> и др. Современные требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения представлены в <Санитарных правилах и нормах, СанПиН 2.1.4.1074-01 <Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества> [1], введенных в действие с 2002 г., и в <Гигиенических нормативах ГН 2.1.5.1315-03 <Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования> [2], конкретизированных применительно к проведению мониторинга качества подземных вод].

Методам анализа химического состава природных вод посвящено много публикаций [3-5] и др.. Эти руководства не потеряли своей ценности, в особенности при анализе воды полевыми методами, но со времени их издания появился ряд современных приборных методов анализа, обладающих большими возможностями. Государственные стандарты контроля качества воды представлены в [6]. В монографии Г. С. Фомина [7] дана сводка современных международных стандартов контроля химической, бактериальной и радиационной безопасности воды.

В 2002 г. фирмой <ГИДЭК> подготовлены <Временные методические рекомендации по гидрогеохимическому опробованию и химико-аналитическим исследованиям подземных вод (применительно к СанПиН 2.1.4.1074-01), в которых особое внимание уделено методам гидрогеохимического опробования скважин, определению интегральных и неустойчивых показателей качества подземных вод в полевых условиях, представлена гидрогеохимическая типизация месторождений подземных вод [8].

Оптимальный комплекс анализируемых компонентов химического состава и микробиологических показателей устанавливается с учетом геохимического типа подземных вод, природных и антропогенных факторов. Поскольку для береговых водозаборов основную часть водоотбора составляет приток из рек и водохранилищ, необходимо проводить также контроль качества поверхностных вод.

Несмотря на очевидный прогресс в методологии оценки качества [1, 2, 8, 7, 8], с рядом положений в области оценки качества трудно согласиться. Так, например, <триада требований> [8]: -безопасность в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредность по химическому составу и благоприятность по органолептическим свойствам, по сути тавтологична. Устарела регламентация только верхних пределов содержания <вредных> веществ, поскольку в определенных количествах многие из них необходимы для нормальной жизнедеятельности (селен, медь, стронций и др.), и недостаток содержания их в питьевой воде вреден. По сути необходимо регламентировать оптимальный интервал содержащихся в воде элементов и соединений, как это принято для фторидных ионов, который часто зависит и от формы миграции элемента. Спорным является и приоритет микробиологических критериев безопасности перед химическими, поскольку технологически проще обезопасить потребителя при водоподготовке от микробного загрязнения, чем от избытка таких элементов, как стронций, литий, барий и др. Неправильно относить запах и привкус воды к физическим показателям [8, Приложение 1] - это типичные органолептические показатели. Вместе с тем к физическим явно относятся радиационные показатели.

Следует отметить, что утверждение о <принципиально новых> требованиях к качеству воды в <СанПиН 2.1.4.1074 - 01> (см. стр. 4 <Временных рекомендаций..> не соответствует примечанию на той же стр., где указано на <принципиальное соответствие> этих нормативов таковым 1996 г. Реально найти существенные отличия между этими нормативными документами затруднительно. Непонятно, как <Методические указания (МУ 2.1.4.682-97 [9] <по внедрению и применению СанПиН 2.1.4.1074-01> могут действовать за 5 лет до вступления в силу этого нормативного документа [8 стр.4]. На этой же странице использован новый в гидрогеологии термин <поверхностные подземные воды продуктивного водоносного горизонта>. И далее - к числу самостоятельных задач относится установление <пределов вариабельности интегральных (почему только интегральных?) показателей химического состава вод>. Как известно, пределы вариабельности (минимум - максимум) - наиболее слабый малоинформативный статистический показатель, т. к. с одной стороны при одних и тех же пределах могут быть совершенно различные типы распределения величин, с другой - в экстремальные обычно попадают случайные и ошибочные нетипичные значения.

Важным является обоснование приоритетных показателей качества воды, определение которых обязательно и наиболее актуально. В [8] к приоритетным относятся показатели, которые характеризуют лишь региональные особенности формирования химического состава подземных вод, антропогенное воздействие на их качество, что, на наш взгляд, недостаточно определенно.

Выбор приоритетных показателей состава природных вод определяется следующими основными целями.

Необходимость оценки качества воды при различных видах водопотребления. Гигиенические требования к качеству питьевой воды различаются для централизованных и нецентрализованных систем водоснабжения, объектов контроля (источник, обработанная в системе водоподготовки вода, питьевая вода в сети), этапов выполнения производственной программы производственного контроля за качеством воды.

Для обоснования перечня приоритетных показателей, возможного сокращения их числа, рекомендуется предварительный анализ специфики потенциальных источников загрязнения (коммунальное хозяйство, сельское хозяйство, различные виды промышленной деятельности, транспорт и т. д.), а также возможное повышение концентраций нормируемых компонентов из природных источников. Анализ материалов по загрязнению поверхностных и подземных вод, содержащихся в <Государственных докладах о состоянии окружающей среды Российской Федерации с 1988 по 2002 г.г.>, а также некоторых данных о береговых водозаборах, позволяет сформировать перечень показателей химического состава, чаще всего превышающих ПДК. К ним в первую очередь относятся патогенные микроорганизмы, нефтепродукты, железо, марганец, нитриты, аммоний, нитраты, фенолы. Кроме того нередко, особенно в поверхностных водах, наблюдаются многократные превышения ПДК тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, хром, кадмий, ртуть и др.), пестицидов, поверхностно-активных веществ, органических веществ природного генезиса.

Выяснение формирования химического состава воды. Для этой цели необходимо установление типа среды (окислительно-восстановительной, щелочно-кислотной), определение всех макрокомпонентов состава, растворенных газов, ионно-солевого комплекса водовмещающих пород, иногда изотопного состава отдельных элементов.

Оценка агрессивности воды по отношению к различным материалам проводится на основании данных по соответствующему перечню показателей (СО2 агр, SO42-, Mg2+, рН, НСО3- и др.).

Контроль результатов химического анализа. Для контроля правильности химических анализов воды необходимо наряду с нормируемыми показателями качества определять все макрокомпоненты химического состава (натрий и калий раздельно), экспериментально сухой остаток, суммарную минерализацию, рН, компоненты карбонатного равновесия.

Конкретные задачи различных видов мониторинга. При объектном мониторинге для контрольных замеров перечень определяемых показателей состава может быть ограничен лишь наиболее значимыми и лабильными параметрами химического состава. При специальных обследованиях, проводящихся для оптимизации работы водозаборов раз в 3 - 5 лет, а также в период разведки месторождения, перечень должен соответствовать требованиям СанПиНа, и по данным этих наблюдений может формироваться перечень параметров, подлежащих определению при контрольных замерах.

Выбор приоритетных показателейна водозаборах подземных вод согласуется с СЭС и осуществляется на основе предварительных исследований с учетом специфики и масштабов загрязнения при различных видах хозяйственной деятельности и данных о защищенности подземных вод, а также по частоте встречаемости проб с превышением нормативов качества. При прогностических обследованиях, проводящихся, в частности при проведении работ по эксплуатационной разведке при переоценке эксплуатационных запасов подземных вод на данном водозаборе, отбираются пробы для проведения полного химического исследования воды, на основании которого формируется список приоритетных показателей качества, которые следует определять при контрольных замерах.

Согласно нормативным документам, обязательными для контроля качества, общими для подземных и поверхностных вод, являются:

органолептические и физические показатели: температура, цветность, мутность, запах (при 200 и 600), привкус (неправильно включать в группу органолептических показателей [1, 8] железо, марганец, медь, нитраты цинк, сульфат- и хлорид-ионы, т.к.эти компоненты определяются не органолептическими, а химическими методами, поскольку при превышении ПДК могут и не влиять на органолептические свойства воды).

химические показатели: рН, железо, марганец, нитраты, общая жесткость, окисляемость перманганатная, сульфаты, хлориды, сухой остаток, фториды, а также другие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые химические и радиоактивные загрязняющие вещества (по согласованию с санитарно-эпидемиологической службой в зависимости от местных санитарных условий;

микробиологические: число сапрофитных бактерий.

Для подземных вод в соответствии с конкретной рабочей программой дополнительными показателями являются: сероводород, бериллий, бор, медь, молибден, мышьяк, свинец, селен, стронций, цинк, бактерии группы кишечной палочки и др.

Для поверхностных вод (ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков) дополнительно определяются согласно категории программы контроля:

сокращенная программа 1: удельная электропроводность, визуальные наблюдения, свободный кислород, БПК5;

сокращенная программа 2: дополнительно к программе 1 еще 2 - 3 загрязняющих вещества, основных в данном пункте наблюдения;

сокращенная программа 3: дополнительно к программам 1 и 2 также ХПК, Eh;

полная программа: дополнительно к программам 1 - 3: щелочность, гидрокарбонат, кальций, магний, натрий, калий, сумма ионов, аммоний, нитриты, фосфаты, кремний, нефтяные углеводороды, СПАВ, летучие фенолы, пестициды, органические соединения металлов, а также 37 гидробиологических показателей.

Приведенный обширный перечень показателей качества природных вод, регламентированный различными нормативными документами, составляет лишь незначительную часть вредных веществ, на содержание которых в водах имеются ПДК [1]. В СанПиН 2.1.4.1074-01 приводятся требования по 6 микробиологическим и паразитологическим, 7 обобщенным показателям, 22 неорганическим, 3 органическим веществам, 4 органолептическим и 2 радиационным показателям. Следует подчеркнуть, что в [8] перечень определяемых компонентов существенно отличается от требований в [1]. В частности на стр. 14 определение колифагов <не входит в задачи гидрогеологических исследований>, а ниже (с.15) <предусматривается включение колифагов в обязательный перечень>.

В Приложении 1 к СанПиН 2.1.4.1074-01 содержатся ПДК для 1475 вредных веществ в питьевой воде, в том числе 17, относящихся к 1 классу (чрезвычайно опасные) и 267 - к 2 классу (высокоопасные). Очевидна нереальность полного определения всех показателей качества. Критериями корректировки комплекса гидрогеохимических параметров являются постоянные и периодические превышения ПДК показателей качества воды в водоносных горизонтах и поверхностных водах.