Оценка риска здоровью населения горнорудных территорий Башкортостана, связанного с качеством питьевого водоснабжения

В ряде регионов мира, включая Россию, население вынужденно использует воду, не отвечающую нормативам, что представляет существенную угрозу здоровью и способствует риску возникновения тех или иных заболеваний [4, 12, 13, 16, 18]. Особенно актуальным остается вопрос обеспечения качественной питьевой водой сельского населения, так как 60 % источников децентрализованного водоснабжения (колодцев, родников) не соответствует санитарным требованиям.

Заболеваемость населения, проживающего в регионах с развитой горнорудной промышленностью, как в Башкортостане, так и в целом по Российской Федерации, является повышенной по целому ряду классов болезней и отдельных нозологий. По результатам анализа данных и показателей ФИФ СГМ в 2009–2013 гг. Республика Башкортостан (РБ) отнесена к территориям риска по уровню общей заболеваемости взрослого населения, болезням органов пищеварения, мочеполовой системы, органов дыхания [6]. В структуре заболеваемости населения исследуемых территорий РБ наиболее значимыми показателями, превышающими республиканские значения, являются болезни системы кровообращения, мочеполовой системы, органов пищеварения. Общая заболеваемость взрослого населения юго-востока РБ достоверно превышает республиканские показатели как в целом, так и по новообразованиям [2, 14].

Антропотехногенная нагрузка в условиях урбанизированных и сельских территорий характеризуется многосредовым воздействием и большой вариабельностью уровней основных факторов окружающей среды [4]. Горнорудные районы юго-восточной территории РБ характеризуются сочетанием техногенного и природно-обусловленного воздействия комплекса неблагоприятных факторов. На территориях горнорудных предприятий РБ накоплено более 1 млрд тонн отходов добычи, включающих некондиционные руды и пустые породы (Баймак-ский медно-серный комбинат – около 500 млн тонн, Учалинский горно-обогатительный комбинат – около 300 млн тонн, Бурибаевский горнообогатительный комбинат – около 10 млн тонн и др.). В отходах этих предприятий обнаруживается содержание тяжелых металлов – цинка, меди, мышьяка, свинца, марганца, кадмия, ртути, хрома и др. Среднегодовой объем образования отходов предприятий горнорудной промышленности составляет около 44 % от общего объема отходов в РБ [5, 15]. Столь значитель- ный объем накопленных отходов на ограниченных территориях создает напряженную экологическую ситуацию в районах расположения (и за их пределами) предприятий отрасли. Регулярная производственная деятельность горнодобывающих предприятий оказывает дополнительное негативное воздействие на объекты окружающей среды, в том числе и на подземные водоносные горизонты – источники питьевого водоснабжения населения [8, 11, 15].

Кроме того, существенный вклад в загрязнение природных вод вносит и деятельность предприятий агропромышленного комплекса, достаточно развитая в юго-восточном регионе РБ. Интенсификация сельскохозяйственного производства, сопровождающаяся строительством крупных животноводческих комплексов, химизацией земель и созданием перерабатывающих предприятий, также ведет к загрязнению природных вод и в целом к ухудшению экологической обстановки в регионе [1].

Цель исследования – оценка качества источников питьевого водоснабжения и определение уровня риска здоровью населения горнодобывающих территорий с последующей разработкой гигиенических рекомендаций и мероприятий по оптимизации условий водопользования.

Материалы и методы. Гигиенические исследования проведены в населенных пунктах горнорудных территорий РБ, расположенных в Белорецком, Абзелиловском, Учалинском, Баймакском административных районах. Всего исследованиями охвачено 30 населенных пунктов, с количеством населения более 200 тысяч человек. Анализ проб подземных водоисточников проводился по основным приоритетным показателям, характеризующим качество воды по органолептическим, общесанитарным, санитарно-токсикологическим признакам вредности (испытательно-аналитический центр института аккредитован в системе Россаккредитации на техническую компетентность и независимость: аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.510411, действителен до 26 июля 2018 г.). При проведении собственных исследований особое внимание уделялось нецентрализованным источникам водоснабжения (скважины, колодцы, родники), используемым жителями горнорудных территорий для хозяйственно-питьевых целей. Расчеты и анализ риска по органолептическим показателям качества подземных вод проводили в соответствии с методическими рекомендациями [10], оценку канцерогенных и неканцерогенных эффектов согласно [7]. При оценке фак- тического уровня загрязнения централизованных источников водоснабжения учитывались также материалы исследований лабораторий межрайонных центров гигиены и эпидемиологии РБ.

Результаты и их обсуждение. Проведенные исследования проб воды источников централизованных систем водоснабжения основных городов и райцентров горнорудных территорий РБ (Белорецкий, Абзелиловский, Учалинский, Баймакский районы) показали, что качество питьевых вод в целом соответствует гигиеническим требованиям. Питьевая вода характеризуется средней жесткостью, умеренным содержанием железа, цинка, меди, свинца, марганца, хрома, кадмия, нитратов, сульфатов и др. Это также подтверждается данными исследований лабораторий межрайонных филиалов Центра гигиены и эпидемиологии.

На отдельных сельских территориях исследуемого региона полностью или частично отсутствуют системы централизованного водоснабжения, и жители применяют для хозяйственно-питьевых целей альтернативные источники – скважины, колодцы, родники.

Исследования воды нецентрализованных источников водоснабжения свидетельствуют, что на отдельных территориях качество питьевых вод не соответствует гигиеническим требованиям. Приоритетными показателями загрязнения воды являются: повышенная жесткость, высокое содержание железа, кальция, нитратов, присутствие (на уровне ПДК) кадмия и шестивалентного хрома (табл. 1).

Содержание в питьевых водах мышьяка, свинца, стронция, серебра, меди, цинка, алюминия, марганца, никеля и др. ни в одном из населенных пунктов не превысило санитарно-гигиенических нормативов. Следует отметить, что в воде водоисточников некоторых населенных пунктов, преимущественно в колодцах, обнару- живается присутствие общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерий, что представляет опасность при употреблении данной воды по эпидемиологическим показателям.

Достаточно важным критерием оценки качества питьевой воды явился уровень фактических концентраций фторид-ионов. Исследования показали, что содержание фторид-ионов в воде централизованного водоснабжения находится в интервале 0,01–0,25 мг/л, нецентрализованного – 0,01–0,12 мг/л. Учитывая это, следует отметить, что по содержанию фторид-ионов подземные воды, используемые для централизованной и нецентрализованной системы водоснабжения на большей части территорий Белорецкого, Учалинского, Баймакского, Абзелиловского районов, не удовлетворяют нормативу физиологической полноценности (при содержании в воде менее 0,3 мг/л классифицируются как водоисточники с очень низким содержанием фтора). Установленный дефицит фтора может способствовать повышенной заболеваемости населения кариесом зубов, что влияет на возникновение отдельных хрониосептических и ревматоидных состояний.

При оценке риска были определены приоритетные показатели, нормируемые по их влиянию на органолептические свойства воды: марганец, медь, общее железо, хлориды, а также обобщенные показатели – общая минерализация и жесткость. Согласно [10], оценка суммарного риска органолептических эффектов осуществляется выбором его максимального значения из всей группы величин, характерных для каждого из показателей. Величина приемлемого риска рефлекторно-ольфакторных неблагоприятных эффектов составляет 0,1 (или 10 %).

Как показали результаты расчетов, на отдельных территориях исследуемого региона выявлен неприемлемый уровень суммарного органолептического риска, связанный с высоким

Таблица 1

Приоритетные показатели загрязнения подземных питьевых вод на горнорудных территориях РБ

Наименование показателя	ПДК	Максимальные значения концентраций показателей на отдельных территориях
		Учалинский район	Белорецкий район	Баймакский район	Абзелиловский район
Железо, мг/л	0,30	0,35	1,80	0,56	0,30
Хром (VI), мг/л	0,05	0,05	0,05	0,03	0,05
Кадмий, мг/л	0,001	0,001	0,001	0,0008	0,001
Кальций, мг/л	–	156,3	120,2	220,5	170,3
Жесткость, ºЖ	7–10	9,5	14,0	16,3	13,5
Нитраты, мг/л	45	48	33	112	56

Таблица 2

Результаты расчета органолептического риска качества воды из скважины д. Халилово Баймакского района РБ

Анализируемый показатель	Значение (концентрация)	Prob	Риск
Марганец	0,04	–3,321	0,0005
Медь	0,01	–8,645	2,80Е–18
Железо (суммарно)	0,56	–1,100	0,136
Хлориды	91,2	–3,939	4,09Е–05
Общая минерализация	1261	–1,665	0,048
Жесткость общая	16,3	–0,781	0,217
Максимальное значение	–	–0,781	0,217

Таблица 3

Неканцерогенный риск, связанный с использованием воды в отдельных населенных пунктах Баймакского района РБ ( HI )

Органы и системы Богачево Каратамак Тавыкаево Юлык Верхне-яикбаево Сайгафар ЦНС 0,02 0,08 0,07 0,09 0,05 0,05 ССС 3,00 1,35 2,53 2,09 1,90 3,00 Система крови 3,03 1,35 2,53 2,09 1,90 3,00 Иммунная система 0,014 0,003 0,003 0,007 0,010 0,016 Репродуктивная система 0,026 0,16 0,174 0,15 0,11 0,033 ЖКТ 0,43 0,04 0,037 0,028 0,018 0,042 Почки 0,63 0,18 0,23 0,20 0,10 0,28 Печень 0,43 0,04 0,037 0,028 0,018 0,042 Кожа 0,05 0,05 0,03 0,16 0,018 0,08 Гормональная система 0,12 0,20 0,21 0,21 0,12 0,05 Биохимические показатели 0,11 0,27 0,33 0,25 0,17 0,25 Слизистые оболочки 0,48 0,08 0,06 0,19 0,03 0,10 Развитие 0,012 0,16 0,171 0,14 0,10 0,017 содержанием железа и повышенной жесткостью питьевых вод. Например, значения показателей риска воды из скважины д. Халилово составили: по железу – 0,136, по жесткости – 0,217, что, согласно [10], обусловливает неприемлемый уровень органолептического риска (табл. 2).

Подобные результаты получены и в других населенных пунктах: с. В. Авзян, Уткалево, Буганак (Белорецкий район), микрорайон Южный г. Учалы (Учалинский район), д. Тавыкае-во, Богачево (Баймакский район), д. Новобала-ново, Баимово (Абзелиловский район).

Полученные результаты оценки неканцерогенного риска, связанного с использованием питьевых вод, свидетельствуют о том, что для жителей отдельных населенных пунктов изучаемых территорий существует опасность развития патологии со стороны сердечнососудистой системы (значения индексов опасности ( HI ) составили 1,01–5,46), связанной с повышенным содержанием в воде нитратов, и системы крови ( HI = 1,01–5,66), обусловленной присутствием нитратов, марганца, железа, свинца.

Наиболее неблагополучная ситуация выявлена на территории Баймакского района – д. Богачево ( HI = 3,0–3,03), Каратамак ( HI = 1,35), Нижнее Идрисово ( HI = 2,22), Тавыкаево ( HI = 2,53), Юлык ( HI = 2,09), Верхнеяикбаево и Ишмухаметово ( HI = 1,90), Сайгафар ( HI = 3,0) (табл. 3).

Высокие уровни неканцерогенного риска также выявлены и на других территориях: в Учалинском районе в д. Юлдашево ( HI = 1,09–1,16), Сайтаково ( HI = 5,46–5,66), г. Учалы ( HI = = 1,09–1,40), в Абзелиловском районе в д. Геологоразведка ( HI = 1,21), Новобаланово ( HI = = 0,93), Баимово ( HI = 1,02) и в д. Ишля Белорецкого района ( HI = 1,01).

Для оценки канцерогенного риска здоровью населения при пероральном поступлении веществ с водой были определены четыре вещества, обладающие канцерогенными эффектами: кадмий, свинец, шестивалентный хром, бенз(а)пирен. Как показали исследования, суммарный индивидуальный канцерогенный риск, связанный с использованием источников децентрализованного водоснабжения жителями изучаемого региона, на отдельных территориях находится на уровне более 1,00Е-03, что соответствует четвертому диапазону классификации уровней риска – неприемлемый ни для населения, ни для профессиональных групп [7]. Такой высокий уровень канцерогенного риска зарегистрирован в отдельных населенных пунктах Белорецкого (п. Сланцы – 1,14Е-03, д. Азикеево – 1,00Е-03) и Абзелиловского (д. Баимово и Ташбулатово – 1,00Е-03) районов. Канцерогенный риск на этих территориях обусловлен содержанием в воде хрома (3,4Е-04 – 8,4Е-04) и бенз(а)пирена (2,9Е-04 – 6,6Е-04).

К третьему диапазону принятой классификации уровней риска (более 1,0Е-04, но менее 1,0Е-03) – «приемлемый для профессиональных групп и неприемлемый для населения в целом» – относятся источники нецентрализованного водоснабжения большей части исследуемых территорий юго-восточного региона РБ. Основными компонентами, формирующими повышенный канцерогенный риск, являются хром, бенз(а)пирен, свинец.

Наиболее благоприятная ситуация – предельно допустимый уровень канцерогенного риска (менее 1,0Е-04) наблюдается на территории Учалинского района – в д. Буранцы, г. Учалы, д. Ильчино, и Баймакского района – в д. Халилово, Исяново.

Популяционный канцерогенный риск – число дополнительных случаев злокачественных новообразований для общей численности населения – на исследуемых территориях составил: в Белорецком районе (численность населения 104 401 человек) – 119,02 случая; Учалинском (72 663 человека) – 61,04; Абзелилов-ском (45 042 человека) – 45,04; Баймакском (57 283 человека) – 10,02.

Выводы. Вода централизованных источников водоснабжения основных городов и райцентров горнорудных районов Башкортостана в целом соответствует санитарно-гигиеническим требованиям. В то же время качество водоисточников нецентрализованного водоснабжения на отдельных территориях не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Как показали результаты анализа проб питьевых вод децентрализованных водоисточников, для горнорудных территорий приоритетными показателями загрязнения воды являются: повышенная жесткость, высокое содержание железа, кальция, нитратов, присутствие (на уровне ПДК) кадмия и шестивалентного хрома.

На отдельных территориях в питьевых водах, отобранных из скважин, колодцев и родников, обнаруживалось высокое содержание нитратов. Кроме того, в воде колодцев и скважин отдельных домохозяйств регистрировалось присутствие общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерий.

Результаты оценки органолептических, неканцерогенных и канцерогенных рисков, обусловленных употреблением питьевых вод на отдельных горнорудных территориях РБ, свидетельствуют о вероятном влиянии водоисточников на условия проживания и состояние здоровья жителей данного региона.

Население горнорудных районов РБ при употреблении воды из источников нецентрализованного водоснабжения может подвергаться риску развития злокачественных новообразований. Наиболее высокий уровень канцерогенного риска (до 10–12 дополнительных случаев злокачественных новообразований на 10 тысяч населения) возможен на отдельных территориях Белорецкого района (п. Сланцы, д. Азикеево) и Абзелиловского района (д. Баимово и Ташбу-латово). Канцерогенный риск на этих территориях обусловлен повышенным содержанием в воде шестивалентного хрома и бенз(а)пирена. Наиболее благоприятная ситуация (с низкой вероятностью канцерогенеза) прогнозируется на территории Учалинского и Баймакского районов: д. Буранцы, Ильчино, Халилово, Исяново.

Кроме того, для жителей изучаемых территорий существует опасность развития патологии со стороны системы крови, связанная с повышенным содержанием нитратов, марганца, железа, свинца, и сердечно-сосудистой системы, обусловленная повышенным содержанием в воде нитратов. Кроме того, были определены достаточно высокие (сигнальные) значения индексов опасности, обусловливающие вероятность возникновения патологических изменений со стороны желудочно-кишечного тракта, почек, печени и др. органов и систем.

Полученные результаты согласуются с исследованиями других авторов [2–5, 9, 11, 12]. Следует отметить, что на надежность итоговых оценок оказывает влияние недостаточная степень полноты и репрезентативности химикоаналитических данных, а также охват мониторинговыми исследованиями только части имеющихся в питьевой воде примесей. Поскольку оценка риска проводилась в отношении максимально экспонированного индивида (гипотетически подвергающегося максимально возможному воздействию загрязненной питьевой воды в течение всей жизни) и полученные величины превышают уровни приемлемого риска, целесообразно проведение расширенных исследований на основе данных о реальных экспозиционных нагрузках, которым подвергаются жители горнорудных территорий Башкортостана. Кроме того, требуется выявление относительного вклада каждого источника водоснабжения в риск развития онкологических и неонкологических заболеваний с целью создания наиболее благоприятных условий для последующего процесса управления риском.

Результаты данных исследований были использованы при разработке системы рекомендаций по обеспечению жителей сельских поселений доброкачественной питьевой водой, улучшению их социально-гигиенических условий проживания, снижению заболеваемости, обусловленной водным фактором.