Алгоритм комплексного контроля и радиаттионно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды в Московском регионе

Гигиена окружающей среды и населенных мест

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УдК 614.777

Н.В. Клочкова, И.П. Коренков, Т.Н. Лащёнова

алгоритм комплексного контроля и радиационно-гигиенической оценки качества подземной питьевой воды в московском регионе

Научно-исследовательский центр по геоэкологии и реабилитации территорий ГУП МосНПО «Радон», 119121, Москва

На основе оценки качества подземных питьевых вод Московского региона, выбранных и обоснованных в процессе радиационно-экологического мониторинга критериев контроля качества воды источников подземного водоснабжения региона, предлагается алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных питьевых вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности.

Ключевые слова: критерии контроля качества; алгоритм; оптимизация радионуклидного анализа; подземные воды Московского региона

N. V. Klochkova, I. P. Korenkov, T. N. Lashchenova — ALGORITHM FOR COMPLEX CONTROL AND RADIATION-HYGIENIC EVALUATION OF THE QUALITY OF UNDERGROUND DRINKING WATER IN THE MOSCOW REGION

Moscow State Unitary Enterprise SIA «Radon», 119121, Moscow, Russian Federation

On the basis of assessing the quality of underground drinking water in the Moscow region, selected and justified in the process of radiation-ecological monitoring of water quality control criteria of the underground water sources in the region are encouraged to develop an algorithm for complete monitoring and assessing the quality of underground drinking water in the Moscow region on indicators of radiation and chemical safety, presented in a scheme.

Key words: criteria for quality control; algorithm; the optimization of radionuclide analysi; groundwater in the Moscow region

Введение

Пресные подземные воды являются основным источником питьевого водоснабжения для 83% населения Московской области и единственным дополнительным источником воды для Москвы, что определяет стратегический характер этого полезного ископаемого. Потребление воды городом (123 м3/с) практически полностью исчерпывает производительность поверхностных водных систем, поэтому резервным источником могут служить только подземные воды.

Контроль качества подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевых целях, производится в соответствии с действующими санитарными правилами. Между тем данные ведущих организаций в области изучения радиоактивности природных вод и отдельных исследователей (ФГУП ВИМС и ФГУП ВСЕГИНГЕО, МПР РФ, Бахур А.Е.и соавт. 2004 [1]) свидетельствуют о том, что по суммарной объемной a-активности (Аа) и содержанию отдельных радионуклидов до 70-80% артезианских водоисточников на территории России превышают установленные нормативы, что требует детального изучения радионуклидного состава для оценки до-зовых нагрузок на население. И.А. Клименко и соавт. [2] проведена работа по гигиенической оценке состояния природных вод на территории Москвы по радиационному и химическому факторам. Отдельные работы посвящены определению содержания природных и техногенных радионуклидов в подземных водах Москвы [1, 3].

Для охраны здоровья населения необходимо учитывать влияние всех факторов и проводить комплексную оценку состояния объекта воздействия [4-7]. Для выявления потенциальной опасности для здоровья населения предпринимают оценку риска [8] на основе расчета суммарной дозовой нагрузки по радиационному и химическому факторам. Использование при расчете радиационного риска требований Публикации № 103 МКРЗ позволяет снизить неопределенности при оценке дозовой нагрузки.

В связи с тем что в настоящее время существуют отдельные схемы (алгоритмы) для контроля подземных вод по химическому, радионуклидному составу и оценке качества, целью работы являлась разработка алгоритма комплексного контроля и оценки качества подземных вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности для здоровья населения.

Материалы и методы

Для достижения поставленной цели был проведен радиационно-экологический мониторинг подземных вод Московского региона за период 2008-2011 гг. Объектом исследования являлись подземные воды, используемые для питьевого водоснабжения без предварительной водоподготовки (в дальнейшем -подземные питьевые воды).

В качестве критериев отбора пунктов контроля источников питьевого водоснабжения выступали техногенный фактор (возможность влияния на химический и радионуклидный состав подземных вод) и возможность использования воды для питьевых нужд населения.

11

[гиена и санитария 2/2013

Для мониторинга были выбраны скважины, расположенные на территориях или вблизи потенциально опасных техногенных объектов и в селитебных районах. В местах отсутствия скважин отбор проб воды производили из родников, расположенных на территориях, примыкающих к потенциально опасным техногенным объектам, и в рекреационных зонах.

Всего для мониторинга было отобрано 39 артезианских скважин и 13 родников. Интервал глубины скважин от 20 до 200 м. Места отбора: 9 скважин в центре региона (подольско-мячковский водоносный горизонт), из них 6 скважин, расположенных по периметру Москвы, но не далее 15 км от МКАД, и 3 скважины на территории РНЦ Курчатовский институт. На севере региона (гжельско-ассельский водоносный горизонт) отобрано 25 скважин по треугольнику г. Хотьково - ГУП МосНПО «Радон» - г. Краснозаводск и 5 скважин сравнения (подольско-мячковский водоносный горизонт), расположенных на юге, юго-западе и востоке региона, в селитебных районах, вдали от каких-либо техногенно-опасных объектов [9].

Для комплексной радиационно-гигиенической оценки подземных питьевых вод региона выполнялись исследования с использованием полевых и лабораторных методов определения радиационных, химических и физических параметров объектов окружающей среды. Анализ проб подземной воды проводился по стандартным методикам, применяемым в ГУП МосНПО «Радон». Все методики измерений имеют Государственный аттестат и зарегистрированы под № CARK RU/0001.442063. Измерение водородного показателя выполняли при помощи гидрогеохимического зонда ГХЗ 001 (Хитон) с относительной погрешностью 0,05%. Отбор, консервацию и хранение проб подземной воды осуществили в соответствии с ГОСТом Р 51592-2000 [10].

Пробы подземной питьевой воды исследовали по радиационным параметрам, включая определение Аа и Ae на жидкостном сцинтилляционном анализаторе TRI-CARB 2550 TR/AB, гамма-излучателей - с помощью спектрометра фирмы «Canberra» на основе HP Ge-детектора. Уровни чувствительности: по альфа-излучателям - 10-4 Бк/кг, по гамма- и бета-излучателям

- 10-3 Бк/кг. Погрешность анализа составила для 238U

- 22-40%, для 234U - 25-60%, для 226Ra - 20-25%, для 210Pb - 20-22%, для 210Po - 22-35%.

Исследование содержания тяжелых металлов в воде выполнено методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (MS-ICP) на приборе Sola фирмы «Fennigan MAT», погрешность анализа 5%. Анализ анионного состава подземной воды провели методом ионной хроматографии на приборе Metrohm 761 Compact 1C, погрешность анализа 3%. Работы проводились в исследовательском аналитическом центре ОАО ВНИИХТ, имеющем Государственный аттестат аккредитации № POCC RU.0001.511072.

Отбор проб воды из скважин проводился поквартально, из родников в весеннюю и осеннюю межень. Всего отобрано 7556 проб, из них 2496 для анализа тяжелых металлов, 900 для определения анионного состава, 2560 - радионуклидного состава (A 137Cs,

226Ra, 228Ra, 90Sr) и 1600 для определения 222Rn.’

Оценка радиационных параметров выполнена в соответствии с требованиями радиационной безопасности, изложенными в НРБ-99/2009 [11], ОСПОРБ-99/2010 [12], МУ 2.6.1.1981-05 [13, 14]. При оценке химического загрязнения подземных питьевых вод руководствовались ГН 2.1.5.2280-07 [15], СанПиН 2.1.4.1175-02 [16], а также методическими указаниями РД 52.24.643-2002 [17].

Результаты и обсуждение

Для комплексной радиационно-гигиенической оценки подземных питьевых вод Московского региона провели анализ по обобщенным показателям и содержанию химических элементов, наиболее часто встречающихся в природных водах РФ, и расширенному перечню элементов [9, 14-15], а также на полный радионуклидный состав. В ходе исследования выявили, что водородный показатель и общий солевой состав всех проб воды находились в пределах установленного норматива. Общая жесткость воды для 56 % опробованных скважин равна установленному нормативу или немного его превышает.

Содержание элементов 1-го класса опасности находится в диапазоне 0,01-0,1 ПДК.

При гигиенической оценке питьевой подземной воды Московского региона выявлено превышение показателя по суммарным баллам кратности превышения ПДК для элементов 1-го и 2-го класса опасности (БКПс , [9, 15]) в 93% случаев, диапазон превышения да0 ,5 раза.

По частному оценочному баллу кратности превышения ПДК (Spij [9, 17]) уровень загрязнения питьевой подземной воды по Li, Sr, Cd, Pb, Ni, Al, Mn, Fe, F- находится в диапазоне от «низкого» до «среднего». Если для Sr, Al, Mn, Fe, F- в соответствии с СП 2.1.5.1059-01 [18] характерно повышенное содержание в подземных питьевых водах региона и обусловлено спецификой гидрогеохимического состава водовмещающих грунтов, то повышенное содержание Ni, Cd, Pb в региональных подземных питьевых водах не характерно.

Из гигиенической оценки следует, что вода из скважин, расположенных на севере региона (гжельско-ассельский горизонт), в наибольшей степени соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1175-02 и в первую очередь характеризуется величиной превышения ПДК по Li, Fe и Ni. Вода из скважин, расположенных в центре региона (подольско-мячковский горизонт), имеет контролируемые показатели, которые в наибольшей мере не соответствуют указанным требованиям [16] и определяются величиной превышения ПДК по Cd, Pb, Ni, Al, Fe, Li.

Содержание Li в воде опробованных скважин в основном находится в диапазоне от 0,4 до 1 ПДК, но для 13% обследованных скважин достигает 1,1-4 ПДК, что требует постоянного контроля. Учитывая, что Li относится ко 2-му классу опасности, предложили добавить его к перечню химических элементов, подлежащих постоянному производственному контролю в соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02 в подземных водах Московского региона.

С целью радиационно-гигиенической оценки под-

12

Оптимизация контроля качества подземных вод Московского региона по радиационно-гигиенической оценке

Параметры контроля и критерий оценки Референтный показатель, мЗв/год Расположение скважин

север min - max центр min - max скважины сравнения min - max

A , Бк/кг a 0,2 0,01-0,37 0,09-0,29 -

A -EKiAi* a < 0,2 0,01-0,07 0,01-0,02 -

A -EKiAi** a < 0,2 0,01-0,07 0,02-0,04 -

E, мЗв/год* < 0,1 0,006-0,10 0,001-0,07 < 0,001-0,009

E, мЗв/год** < 0,1 0,004-0,08 0,001-0,04 < 0,001-0,007

Примечание. * - критерий и эффективная доза, рассчитанные по всем определенным радионуклидам; ** - критерий и эффективная доза, рассчитанные только исходя из удельных активностей 238U, 234U, 226Ra.

земных питьевых вод Московского региона определяли среднегодовые значения индивидуальных эффективных доз внутреннего облучения (E) для населения при постоянном их потреблении. Для этого исследовали радионуклидный состав подземных питьевых вод. Установлено, что содержание радионуклидов в воде меньше соответствующих им уровней вмешательства в основном на порядок и более. Количественно определены только изотопы ряда 238U, которые являются дозообразующими. Содержание радионуклидов ряда 232Th в опробованной воде не превышает 0,001 Бк/л, что на порядок меньше минимальных уровней регионального содержания удельных активностей природных радионуклидов в подземных водах средней полосы европейской части России, определенных А.Е. Бахуром [19]. Удельная активность техногенных 137Cs и 90Sr (0,003 и 0,002 Бк/кг соответственно) в опробованной воде не превышала их фоновое региональное содержание в подземных водах [20]. Установлено, что в 35% случаев наблюдается превышение показателя по A максимальное превышение в 2 раза, при этом расчетное значение Е соответствует своему максимальному значению 0,1 мЗв/год.

При превышении Аа в пробе предлагается производить радионуклидный анализ подземной воды на содержание 238U, 234U, 226Ra с обязательным выполнением критерия Aa-EK.A. <0,2 Бк/кг, так как именно эти радионуклиды вносят наибольший вклад в дозовую нагрузку для населения при употреблении подземных питьевых вод Московского региона. Данные, подтверждающие это заключение, приведены в таблице.

В таблице представлены данные, полученные при расчете критерия EK.A. <0,2 Бк/кг от всех количественно определенных радионуклидов и исходя только из удельных активностей 238U, 234U, 226Ra.

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что Еэф, рассчитанные только исходя из удельных активностей 238U, 234U и 226Ra, меньше Еэф, рассчитанных на основании удельных активностей всех определенных радионуклидов, в среднем на 20%. Величина 20% является незначимой в интервале Еэф от 0,001 до 0,07 мЗв/год при сравнении с референтным показателем 0,1 мЗв/год и учете погрешности определения удельной активности отдельных радионуклидов.

Выполнение критерия Aa-EK.A. < 0,2 Бк/кг указывает на то, что все основные дозообразующие альфа-излучающие радионуклиды, представленные в пробе, определены и дальнейшие исследования воды не

требуются. Эмпирический коэффициент 0,2 Бк/кг учитывает присутствие в пробе воды других альфа-излучающих радионуклидов, определение которых в процессе анализа не выполнялось, на уровне не более 5% от значения уровня вмешательства для воды (например, 232Th, 230Th, 228Th с короткоживущими продуктами распада этого элемента, возможно, 239+240Pu, 241Am) [13-14].

В соответствии с данными, приведенными в таблице, расчет критерия произведен по всем количественно определенным радионуклидам и отдельно по трем (238U, 234U, 226Ra). Полученные значения в обоих случаях на порядок меньше референтного показателя критерия и идентичны или имеют расхождения, которые не значимы по сравнению с величиной референтного показателя критерия.

Предложенная оптимизация радионуклидного анализа проб подземной воды при превышении показателя по Аа позволяет минимизировать затраты на его проведение.

По результатам радионуклидного и химического анализа подземных питьевых вод Московского региона и оценки их качества выбраны и обоснованы основные критерии контроля качества воды источников подземного водоснабжения региона. Исходя из критериев контроля разработан алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных питьевых вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности, представленный на схеме. Основное отличие предлагаемой схемы от существующих [14, 21] заключается в ее комплексности. При радиационно-гигиенической оценке подземных питьевых вод предложено при превышении показателя по Аа производить радионуклидный анализ на содержание 238U, 234U, 226Ra с обязательным расчетом критерия Aa-EK.A. < 0,2 Бк/кг. При выполнении критерия проводится расчет Еэф и величины канцерогенного риска и в случае отсутствия превышения их референтных показателей необходимо установить контрольные уровни для конкретного водоисточника по A для непревышения референтного показателя Еэф 0,1 м'Зв/год. Вода признается пригодной для питьевых нужд населения.

При невыполнении критерия Aa-EK.A. < 0,2 Бк/кг проводятся дальнейшие исследования радионуклидного состава подземной воды с расчетом Еэф и величины канцерогенного риска. Если превышены их референтные показатели, необходимо изучение ситуации

13

[гиена и санитария 2/2013

Схема комплексного контроля и оценки качества подземных питьевых вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности

* - суммарные баллы кратности превышения ПДК для элементов 1 и 2 класса опасности, нормируемых по санитарно-токсикологическому воздействию;

** - частный оценочный балл по кратности превышения ПДК;

*** - частный оценочный балл по повторяемости загрязнения;

HI - неканцерогенный риск (индекс опасности); CR - канцерогенный риск;

HQ - коэффициент опасности.

и при необходимости принятие корректировочных действий для снижения дозы в соответствии с указаниями [13, 14].

В ходе гигиенической оценки анализ химического состава проводится в соответствии с СанПиН 2.1.4.1175-02 с добавлением Li в перечень химических элементов для определения показателей химического состава подземной питьевой воды Московского региона, подлежащих постоянному производственному контролю с последующим обязательным расчетом БКП . При превышении показателя для БКП необходим расчет канцерогенного и неканцерогенного риска, связанного с химическим фактором, частных оценочных баллов кратности превышения ПДК и кратности загрязнения [15-17]. При непревышении их референтных показателей

вода считается пригодной для питьевых нужд населения, но необходим ее динамический контроль. В случае превышения референтных показателей канцерогенного и неканцерогенного риска, связанного с химическим фактором, следует рассмотреть ситуацию и при необходимости выполнить корректировочные действия для снижения концентрации химических элементов в подземной питьевой воде.

Заключение

Разработан алгоритм комплексного контроля и оценки качества подземных питьевых вод Московского региона по показателям радиационной и химической безопасности, который применим для всех подземных вод РФ, используемых для питьевых нужд населения, без предварительной водоподготовки.

14

В основу алгоритма положены главные критерии контроля качества воды источников подземного водоснабжения региона, выбранные и обоснованные в процессе радиационно-экологического мониторинга подземных питьевых вод Московского региона и оценки их качества.

В работе рассмотрен вопрос оптимизации радионуклидного анализа при превышении показателя по суммарной a-активности для источников подземного питьевого водоснабжения Московского региона. Определена и доказана необходимость контроля удельной активности радионуклидов по 238U, 234U, 226Ra при превышении Aa с обязательным выполнением требований критерия Aa-EKA < 0,2 Бк/кг.

На основе гигиенической оценки подземных вод Московского региона обоснована и доказана необходимость добавления лития (Li) в перечень химических элементов, подлежащих постоянному производственному контролю.

Литер атура

1. Бахур А.Е., Зуев Д.М., Аксенова О.И., Охрименко С.Е., Скворцова О.Ю. Качество московской артезианской воды: проблема требует решений. АНРИ. 2004; 2: 9-13.

2. Клименко И.А., Поляков В.А., Соколовский Л.Г., Аксенова

О.И., Скворцова О.Ю., Охрименко С.Е. Гигиеническое состояние природных вод на территории Москвы (по результатам изучения химического и радионуклидного состава). Гигиена и санитария. 2003; 5: 7-11.

3. Галицкая И.В. Геохимическая опасность и риск на урбанизированных территориях, анализ, прогноз, управление: Дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. М.; 2010.

4. Рахманин Ю.А., Сидоренко Г.И., Михайлова Р.И. Методика изучения влияния химического состава питьевой воды на состояние здоровья населения. Гигиена и санитария. 1998; 4: 13-9.

5. Онищенко Г.Г. Радиационная обстановка на территории Российской Федерации по результатам радиационно-гигиенической паспортизации. Гигиена и санитария. 2009; 3: 4-7.

6. Шандала Н.К., Коренков И.П., Котенко К.В., Новикова Н.Я. Глобальные и аварийные выпадения 137Cs и 90Sr. М.: Медицина; 2009.

7. Клочкова Н.В., Лащёнова Т.Н. Гигиеническая оценка питьевой подземной воды Московского региона. В кн.: Актуальные проблемы экологии и природопользования: Сборник научных трудов. вып. 12. М.: РУДН; 2010: 100-3.

8. Новиков С.М., Рахманин Ю.А., Аксенова О.И., Волкова И.Ф., Шашина Т.А., Корниенко А.П., Скворцова Н.С. Оценка со-

ответствия существующей системы мониторинга качества атмосферного воздуха в г. Москве задачам оценки риска здоровью населения. Гигиена и санитария. 2002; 6: 57-62.

9. Клочкова Н.В., Коренков И. П., Лащёнова Т. Н. Оценка качества воды артезианских источников Московского региона. Гигиена и санитария. 2010; 6: 25-30.

10. ГОСТ Р 51592-2000. Общие требования к отбору проб. М.: Госстандарт; 2002.

11. СанПиН 2.6.1. 2523-09. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). М.: Госстандарт; 2009.

12. СП 2.6.1.2612-10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). М.: Минздрав России; 2010.

13. МУ 2.6.1.1981-05. Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов. М.: Госстандарт; 2005.

14. МУ 2.6.1. 2719-10. Изменение №1 к МУ 2.6.1.1981-05. Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности. Оптимизация защитных мероприятий источников питьевого водоснабжения с повышенным содержанием радионуклидов. М.: Госстандарт; 2010.

15. ГН 2.1.5.2280-07. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Дополнения и изменения N 1 к ГН 2.1.5.1315-03. М.: Госстандарт; 2007.

16. СанПиН 2.1.4.1175-02. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. М.: Госстандарт; 2002.

17. РД 52.24.643-2002. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям: Методические указания. СПб: Гидрометеоиздат; 2002.

18. СП 2.1.5.1059-01. Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения. М.: Госстандарт; 2001.

19. Бахур А.Е. Радиоактивность природных вод. АНРИ. 19961997; 2 (8): 32-9.

20. Лащёнова Т.Н., Клочкова Н.В. Радиационно-гигиеническая оценка питьевой подземной воды Московского региона. В кн.: Экология человека и медико-биологическая безопасность населения: Тезисы докладов IV Междунар. симпозиума. Греция, Салоники; 2010: 97-102.

21. Овсянникова Т.М. Радиационный контроль питьевых вод: нормирование и методы определения суммарных активностей (мировой опыт и тенденции). АНРИ. 2011; 2: 2-15.

Поступила 22.03.12

15