Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей

Видяйкина, Наталья Викторовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей"

На правах рукописи

Видяйкина Наталья Викторовна

Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей (на примере Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа)

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (науки о Земле)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 б ДЕК 2010

Томск-2010

004618285

Работа выполнена в Государственном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор,

заслуженный деятель науки Шварцев Степан Львович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

Покровский Дмитрий Сергеевич кандидат геолого-минералогических наук, Манылова Любовь Семеновна

Ведущая организация: ОАО «Томскгеомониторинг»

Защита состоится «22» декабря 2010 года в 14м часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.07 при Национальном исследовательском Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина 2а, строение 5, 20-й корп., ауд. 504

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета (634050, г. Томск, ул. Белинского, 55)

Автореферат разослан «22» ноября 2010 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

С.И. Арбузов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Актуальность работы. По данным Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации около 50 % населения России используют для питьевых нужд воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по широкому спектру показателей качества воды. Особенно неудовлетворительно обстоит дело с качеством питьевой воды в сельской местности, где централизованным водоснабжением пользуются не более 68 % жителей (около 47 % населенных пунктов).

Обеспечение населения Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа качественной питьевой водой является острейшей проблемой, несмотря на то, что водоснабжение осуществляется в основном за счет подземных источников. Подземные воды этого региона характеризуются присутствием ряда компонентов в концентрациях превышающих ПДК. Специфика использования пресных подземных вод в питьевом водоснабжении заключается в том, что подавляющее большинство средних и особенно мелких населенных пунктов региона, как правило, используют для питьевого водоснабжения подземные воды без предварительной их подготовки. Это создает угрозу здоровью населения, использующему подземные воды. От некачественной питьевой воды развиваются такие заболевания как мочекаменная болезнь, заболевания сердца, системы кровообращения, эндокринной системы, онкологические и прочие. Поэтому обеспечение безопасности использования питьевых вод, уменьшение рисков для здоровья населения - актуальная задача современности.

Объектом научного исследования являются пресные подземные воды Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО), а предметом - их свойства, состав и качество, как источника питьевого использования.

Цель работы: оценка качества подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей, и разработка современных методов безопасного водопользования.

Задачи исследований:

1. обобщить данные по гидрогеологическим условиям распространения питьевых вод на территории Томской области и ХМАО;

2. провести анализ химического состава питьевых подземных вод исследуемой территории на предмет их безопасного использования;

3. дать санитарно-гигиеническую оценку качества подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей и оценить их физиологическую полноценность;

4. обосновать пути решения проблемы улучшения качества пресных подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей;

5. оценить применимость электроразрядных методов для уменьшения экологической опасности подземных вод, используемых в питьевых целях.

Исходные материалы. В работе использованы личные данные автора, полученные в процессе многолетних (2003-2009 гг.) исследований. Работы проводились в несколько этапов:

- полевые работы, в результате которых автором было отобрано более 200 проб подземной воды из одиночных и групповых скважин с глубин от 30 до 120 м. Они состояли из отбора проб и определения непосредственно на точке опробования быстроменяющихся элементов (Fe2+) и других параметров (рН, Eh и др.).

- химический анализ отобранных проб по 11 компонентам (HC03\ S042', СГ, Са2+, Mg2+, Fe^., Mn2+, Si44', NO3', N02", NH3") и 4 основным характеристикам (минерализации, общей жесткости, цветности и величине перманганатной

окисляемости);

- аналитическая и статистическая обработка всех собранных материалов по району исследований.

- опытные работы по улучшению качества воды новыми электроразрядными методами.

В работе также использованы данные Ю.К.Смоленцева, Н.А. Ермашовой, О.Д. Лукашевич, С.Л. Шварцева, Л.П. Рихванова и др., полученные ими в разные годы, а также данные Комитетов природных ресурсов по Томской области и Ханты-Мансийскому автономному округу и «Томскгеомониторинга».

Работа проводилась в рамках (1) госбюджетной темы «Исследование природы активации физико-химических процессов и веществ в импульсном электрическом разряде», номер государственной регистрации 01.20.03.07760, а также по проектам программы «Развитие научного потенциала высшей школы»: (2) «Исследование процессов разрушения металле - каталитической загрузки и образование коагулянтов в импульсном электрокоагуляторе» МНиО РФ - №8038. (2005 г.); и федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг: (3) «Активация электрокоагулянтов в водовоздушном потоке импульсным электрическим разрядом и исследование их сорбционных свойств», Госконтракт №02.442.11.7266, шифр темы 2006-РИ-19.0/001/127 (2006).

Научная новизна. Получены новые данные по химическому составу подземных вод территории Томской области и ХМАО. Создана база данных по химическому составу пресных подземных вод. Для подземных вод, используемых сельским населением в питьевых целях, составлены геоэкологические карты-схемы распределения значений общей минерализации, жесткости, окисляемости и содержаний других нормируемых элементов в пределах изучаемой территории.

Впервые для рассматриваемой территории определены основные группы химических элементов, содержания которых превышают ПДК, на основании чего выделены типы пресных подземных вод. Выявлено их распространение по территории, оценена опасность использования таких вод в питьевых целях. Разработаны новые подходы к улучшению их качества за счет использования локальных установок, в основе которых положены новые электроразрядные методы.

Защищаемые положения

1. Пресные подземные воды в их естественном состоянии содержат Рео6щ , Мп2+,

Са2+, органическое вещество в концентрациях превышающих ПДК для

питьевых вод, что позволяет их типизировать по набору компонентов, препятствующих их безопасному использованию в питьевых целях.

2. Состав питьевых подземных вод в исследуемом регионе не соответствует физиологической полноценности по содержаниям макрокомпонентов, величине жесткости и минерализации, поскольку более 70 % используемых вод имеют малооптимальный состав, 20 % - неоптимальный и только около 10 % используемых вод являются оптимальными. По содержаниям микрокомпонентов около 90 % питьевых вод являются недоброкачественными, что отражается на здоровье сельского населения.

3. Внедрение локальных регионально-адаптированных устройств водоподготовки, в которых используются различные эффекты от действия барьерного или искрового электрического разряда, позволяют значительно улучшать качество питьевых подземных вод, обеспечивая в регионе экологически-безопасное водоснабжение сельского населения.

Практическая значимость и реализация работы. Разработанные критерии

качества позволяют в условиях сельской местности быстро определять пригодность воды для питьевых целей и принимать меры для ее улучшения,

В ИФВТ ТПУ при участии автора разработаны и доведены до внедрения специальные установки водоподготовки. Такие установки уже используются в 30 сельских населенных пунктах Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа и позволяют использовать для питья экологически безопасную воду.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе в 5 журналах, входящих в перечень ВАК. Работа докладывалась на: VII и VIII Международном научном симпозиуме им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск, 2004, 2005 гг.); VII международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (г. Кемерово, 2004 г.); Научно-практической конференции «Основные водохозяйственные проблемы и пути их решения. К 100-летию Томского водопровода» (г. Томск, 2005 г); Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2005 г.); V Региональной научно-практической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г. Томск, 2005 г.); ХЫН международной студенческой конференции «Химия», (г. Новосибирск 2005 г.); V Региональной научно-практической конференции «Электротехника, электромеханика и элекгротехнологии» (г. Томск, 2005 г.); VI и VII Международной конференции студентов и молодых ученых. «Перспективы развития фундаментальных наук». (Томск, 2009, 2010 гг.); IV Всероссийской конференции молодых ученых. «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (г.Томск, 2009 г.); Международной научно-практической конференции Водоподготовка и очистка сточных вод населенных мест в XXI веке: «Технологии, Проектные решения, Эксплуатация станций». (Москва, 2010 г.), V Российско-германском семинаре «КарлсТом 2010 - Современные проблемы очистки воды. Наночастицы в водных объектах» (Томск, 2010 г.).

Структура и объемы работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы, насчитывающего более 100 наименований. Материалы диссертации изложены на 163 страницах, иллюстрированы 44 рисунками и 33 таблицами.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы д.г.-м.н., профессору СЛ. Шварцеву за ценные советы и оказанную помощь в работе, а так же зав. лабораторией № 12, ИФВТ, к.т.н. Н. А. Яворовскому, с.н.с., к.т.н. Г.Л. Лобановой, вед.н.с., к.т.н. И. И. Сквирской, доценту ИФВТ, к.х.н. Л. Н. Шиян, доценту ИПР, к.х.н. Р.Ф. Зарубиной, доценту ИПР, к.г.-м.н. А.Д. Назарову за проявленный интерес к работе и плодотворное сотрудничество. С.н.с. П. А. Хряпову - за помощь в отборе проб подземных вод. С.н.с. лаборатории Радиационной спектроскопии ТПУ, к.т.н. Е.А. Тропиной и с.н.с. лаборатории № 12 ИФВТ, к.т.н. Я. И. Корневу - за содействие при проведении экспериментальной части работы.

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

Исследованная территория занимает значительную площадь центральной части Западно-Сибирской равнины, в том числе Томская область - 316,9 тыс. км2, ХМАО -534,8 тыс. км2, на которой проживает 1034,1 тыс. чел. и 1478,2 тыс. чел. соответственно, включая 800 тыс. человек сельского населения.

Большая часть исследуемой территории представляет собой плоско-расчлененную равнину. Поверхность водораздела имеет общий уклон с юга на север. Климат региона резко континентальный с продолжительной холодной зимой и коротким жарким летом. Характерные среднегодовые температуры изменяются от -0,5

до -6,5 На формирование климата изучаемой территории существенное влияние оказывают: защищенность территории с запада Уральским хребтом; открытость территории с севера, способствует проникновению холодных арктических масс. В результате чего около 5 % изучаемой территории расположено в ледово-гумидной макрозоне (по Ю.К. Смоленцеву, 1995).

Количество атмосферных осадков в среднем составляет 600-700 мм/год, достигая 900 мм/год при испаряемости около 400 мм/год, что обеспечивает избыточное увлажнение на большей части исследуемой территории. Поэтому значительная часть территории расположена в пределах равнины с большим количеством рек, озер и болот. Болота занимают более 50 % территории (www.admhmansv.ru. Н. С. Евсеева, 2001).

2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ

ТЕРРИТОРИИ

В последние годы бурное развитие изучаемой территории обусловлено разработкой и добычей нефти, газа и древесины, что обеспечивает приток населения в регион.

Регион относится к территории с дискомфортными природными условиями жизни населения. Это проявляется в том, что большая часть региона расположена на территории с холодным климатом, высокой увлажненностью и заболоченностью.

Бурное развитие нефтегазовой промышленности, вырубка лесов, рост населения, строительство населенных пунктов и транспортной сети ведет к интенсивным изменениям природной среды и ставит множество проблем в отношении рационального использования природных ресурсов и их охраны.

Особо остро в регионе стоит проблема обеспечения населения качественной питьевой водой. Реки Западной Сибири давно уже приобрели статус «грязных» и «очень грязных», в связи с чем подземные воды занимают главенствующее положение в обеспечении населения питьевой водой. Согласно данным Комитетов природных ресурсов по Томской области и ХМАО, а также ОАО «Томскгеомониторинга» доля подземных вод в балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения административных районов составляет 90-92 %, причем поверхностные воды используются, только в Томском и Асиновском районах, главным образом, для горячего водоснабжения и технических целей. На территории Ханты-Мансийского автономного округа доля использования подземных вод составляет 72 % от общего количества добываемой для питьевых и хозяйственных нужд воды.

3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

В работе подробно изложены геологические и гидрогеологические условия территории Томской области и ХМАО. Изучением гидрогеологии этого региона занимались многие специалисты: М.И. Кучин, М.С. Гуревич, П.А. Удодов, В.М. Лозовский, Ю.К. Смоленцев, В.Н. Силивестров, В.А. Всеволожский,

A.A. Карцев, А.Э. Конторович, Б.П. Ставицкий, Н.М. Крутиков, В.В. Нелюбин, О.Н. Яковлев, Б.Ф. Маврицкий, В.М. Матусевич, A.A. Розин, О.В. Равдоникас,

B.А. Нуднер, В.Б. Торгованова, Л.М. Зорькин, А.Р. Курчиков, Е.С. Коробейникова,

C.Л. Шварцев, А.Д. Назаров, H.A. Ермашова, О.В. Шиганова, Д.А. Новиков и многие Другие.

В геолого-струкгурном и гидрогеологическом отношении большая часть исследуемой территории находится в пределах Западно-Сибирской эпигерцинской плиты, имеющей четкое двухъярусное строение (исключение составляет крайняя западная часть округа, охватывающая восточный склон Уральской горно-складчатой

области). В вертикальном разрезе этажи разделены региональным водоупором палеозойского возраста мощностью от 200 до 1000 м. Для хозяйственно-питьевого водоснабжения в пределах изучаемой территории используются воды верхнего гидрогеологического этажа, лишь на самом юге Томской области воды палеозойских отложений.

Верхний этаж мощностью до 400 м содержит преимущественно пресные подземные воды, широко используемые населением для хозяйственно-питьевых нужд.

Палеогеновой система, представлена повсеместно песчаными отложениями, сверху перекрытая глинистой толщей, служащей водоупором и относительно надежной защитой вод от антропогенного загрязнения. В системе выделяются следующие свиты: талицкая, люлинворская, тавдинская, атлымская, новомихайловская и туртасская. Воды комплекса напорные и высоконапорные. Глубина залегания палеогеновых водоносных отложений изменяется от 14 м на юго-востоке района, до 90 м на водоразделе, а мощность - от 4 до 108 м соответственно.

Отложения неоген-четвертичной системы несогласно залегают на осадках палеогеновой системы (на туртасской свите, в местах ее отсутствия - на новомихайловской). Водовмещающие породы отличаются весьма разнообразным литолошческим составом, образуя сложную смесь песков, суглинков, супесей с включением гравия, гальки, торфа, редко валунов. Мощность четвертичных отложений изменяется от 90 до 100 м. Воды горизонта чаще безнапорные. Дебиты скважин составляют 1,66-5,3 л/с при понижениях 3,4-3,7 м. Мощность комплекса достигает 60 м (Гидрогеология СССР. Том 16.1975 г.). Рассматриваемые отложения не имеют столь надежной глинистой кровли, а поэтому являются более уязвимыми к загрязнению, чем воды нижележащего комплекса.

Централизованное хозяйственно-питьевое водоснабжение сельского населения ХМАО и Томской области организовано в основном за счет ресурсов подземных вод палеогенового и в меньшей степени неоген-четвертичного комплексов.

4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Вопросы геохимии подземных вод преимущественно южной части ЗападноСибирского артезианского бассейна рассмотрены в работах Б.Ф. Маврицкого, C.B. Егорова, Д.И. Абрамовича, С.Г. Бейрома, М.И. Кучина, ILA. Удодова, Е.В. Михайловой, A.A. Розина, B.C. Кусковского, И.М. Земсковой, Н.И. Базилевича, И.В. Гармонова, М.А. Кузнецовой, В.Г. Иванова, H.A. Ермашовой, Ю.К. Смоленцева, Г.Л. Самсонова, Н.М. Рассказова, В.А. Всеволожского, С.Л. Шварцева, Д.С. Покровского, Е.А. Жуковской и других исследователей.

На рис. 1 приведена схема расположения точек опробования, а в таблице 1 -данные по минимальным, максимальным и средним содержаниям основных элементов в подземных водах.

Воды неоген-четвертичного водоносного комплекса довольно широко использует для питья сельское население. Преобладающая минерализация этих вод в восточных и северных районах на уровне 0,15-0,2 г/л, в центральных 0,2-0,4 г/л. На самом юго-западе Томской области и в Бакчарском районе величина минерализации достигает 0,6-0,7 г/л. Воды щдрокарбонатно-кальциевые, околонейтральные, pH изменяется от 6,5- до 8,05.

На значительной площади исследуемого региона подземные воды мягкие и очень мягкие. В южных районах практически повсеместно развиты умеренно жесткие воды (жесткость выше 5,0 мг-экв/л) (рис. 2г.). В Томском и Бакчарском районах доля Са2+ и Mg2+ резко возрастает, воды становятся жесткими в отдельных местах - очень

Рис. 1. Схема точек отбора проб подземных вод, используемых для питьевых целей на территории Томской области и ХМАО

жесткими, жесткость составляет 7-13 мг-экв/л.

Содержания органических веществ (ОВ) (по величине перманганатной окисляемости), которая в исследуемых водах изменяется в широком диапазоне от 2,6 до 10,0 мгО/л, при средней величине 6,0 мгО/л. Они представлены в основном веществами гумусового ряда (гуминовыми и фульвокислотами) (Н.А. Ермашова, 1998). В северных районах исследуемого региона эти значения достигают 13,0 мгО/л.

Практически все воды изучаемого региона содержат Бе в концентрациях превышающих ПДК, в 70 % проб Ре содержится в концентрациях 3,0-10,0 мг/л (рис. 1 2а). Главнейшими факторами, контролирующими содержание Бе в водах, является окислительно-восстановительный потенциал (ЕЬ), растворенное органическое вещество и в меньшей мере рН вод. Из диаграммы ЕЬ-рН (рис. За) следует, что в подземных водах питьевого назначения основными формами миграции Ге являются: в отсутствии кислорода двухвалентная форма, в присутствии кислорода и органических веществ - органоминеральная его форма (точки расположенные вблизи границы Ре2+/Ре(ОН)3). Для разработки эффективных технологий водоподготовки важно знать формы миграции Ре в питьевых водах. Поэтому были изучены воды, содержащие Ре, связанное в комплексы с органическим веществами экстракционным методом в хлороформе, разработанным в лаборатории Радиационной спектроскопии Томского политехнического университета.

Результаты по доле Ре, связанного2 и несвязанного1 в комплексы с органическими веществами представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 доля Ре в пробах воды исследуемой территории, связанного с органическими веществами изменяется от 15 % до 37 % и эта величина увеличивается в северном направлении и зависит от содержания и типа органических веществ, присутствующих в водах. Такие соединения придают воде цветность, которая достигает 175 градусов, при средней величине 70 градусов.

Благодаря сходным химическим свойствам Мп, как и Ре, весьма распространен в изученных водах. Встречаемость этого элемента в концентрациях выше 0,1 мг/л составляет 95% (рис. 2 б), при наиболее характерных концентрациях 0,1-0,5 мг/л ; (зарегистрированы в 58 % проб воды), максимальные его концентрации 1,9 мг/л. Мп повсеместно мигрирует в водах в двухвалентной форме (рис. 3. б).

Изучение химического состава питьевых вод показало, что в них содержится 51, который представлен в виде кремниевой кислоты, поступающей в

Таблица 1. Пределы содержаний химических элементов и средний состав подземных вод, изученных автором на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа (чнслитель-мнмималыюе - максимальное, знаменатель-среднее в

Компоненты, размерность Воды Томской области Воды ХМАО

Неоген-четвертичных Палеогеновых Палеозойских Неоген-четвертичных Палеогеновых

отложений отложеннй отложеннй отложеннй отложении

рн 6,95-8.05 6,25-7,45 6.4-7,8 6.5-7.4 5.4-7.2

7,23 6,9 6,8 6,9 6,4

НС03", мг/л 291-773 123.0-470,0 120.0-480,0 223.0-355.0 40,3-320,0

448 329 230 278,0 160,0

БОД мг/л 0,5-2.2 1,4-16,7 0.0-2.9 0.5-2,0 1,7-10,8

1,8 4,3 0,6 0,9 6,7

СГ, мг/л 2,3-140.0 3.5-95.0 8.3-139. 10,0-16.0 10.0-21,0

32,0 20,4 42,0 11 13,0

Са~+, мг/л 98,0-147.0 34.0-109,0 36.0-75,0 35.4-55,0 3,4-23.4

112,0 60,4 55,0 43,5 14,5

Мг", мг/л 11.0-27.9 4,0-27.5 13.4-47.4 7.0-19.0 1.8-15.0

14,4 15,3 24,2 13,3 7,9

Минерализация, мг/л 366.0-832,0 238.0-514,0 210.0-650,0 235.0-398.0 86,0-338,0

578,0 473,3 350,0 325,1 287,0

Жесткость общая, мг-экв/л 4,96-13 (1,9) 0.9-6,7 3,6-6.9 3.2-6.7 0.32-3,0

5,8 3,45 4,8 2,9 1,3

Рвовщ., мг/л 0.5 ( 1,71-25.5 (85) 0.8 (2.7)-11,4(38) 1.0 (ЗУ8.0 (26.7) 1.9 (6)-47.5 (158) 0.5 (1.8)-16.2 (54)

6,05 (20) 4,5(15) 3,0(10) 7,0 (23,3) 5,0(18)

Мгт\ мг/л 0. КП-0,9 (9) 0.09-1,2(12) 0,02-0.46 (5) 0,09-1,9(19) 0,05-1.1 (10)

0,52 (5) 0,38 (3,8) 0,15(1,5) 0,69 (6,9) 0,27 (2,7)

5;", мг/л 2,65-15,9(16) 2.3-19,2(1.9) 2.1-14,7(1,5) 2.2-19.1 (1.9) 3.4-23.23 (2,3)

8,4 14,7(1,5) 9,3 13,9(1,4) 16,3(1,6)

N03", мг/л 0.2-1.1 0.15-0.53 0.0-3,0 0,1-1.2 0.1-0.7

0,43 0,28 0,3 0,8 0,3

N0,", мг/л 0.003-0.76 0.003-0,42 0.0-0.007 0.003-1.3 0,017-0.74

0,3 0,17 0,006 0,35 0,21

ЫН3", мг/л 0,2-8,6 (4.3) 0,43-7.7 (3.9) 0.1-0.9 1.3-6,0 (3) 0,15-3.0(1.5)

1,2 1,0 0,4 1,1 1,5

Цветность, градусы 0.0-175,0 (8.8) 0.0-80.0 (4) 0.0-55.0 (2.6) 0-173 (8.7) 0,0-100,0 (5)

64,0 (3,2) 41,0(2) 23,0(1,1) 77 (3,9) 43,0(2,1)

Перманганатная 2.88-9,5(1,9) 0,7-7.2(1,4) 1,4-4.1 2,6-13,3 (2.7) 0.9-7.2 (91,4)

окисляемость (ОВ), мгО/л 5,8(1,1) 3,6 2,2 6,3(1,3) 3,6

Число проб 29 61 И 33 79

Пределы концентраций

т.

Шп т

0-0,1 мг/л 0.1-0,5 мг/л 0,5-1,0 мг/л 1,0-1,5 мг/л 1,5-2,0 мг/л Пределы концентраций

0-10,0 мг/л 10,0-20,0 мг/п

Пределы концентраций

0-3,0 Мйп 3,0-5.0 мил 5.0-10,0 Пределы концентраций

Ш Неоген-четвертичный водоносный комплекс ■ Палеогеновый водоносий кс □ Палеозойский водоносный

Рис. 2. Распределение Ре (а); Мп (б); в-вНв); солей жесткости (г); органических веществ(д) в водах неоген-четвертичных, палеогеновых и палеозойских отложений

2 4 6 8 рН •-1 а-2 »1 И-2

а) б)

Рис. 3. Положение исследуемых подземных вод: 1-неоген-четвертичных отложений; 2-палеогеновых водоносных отложений на ЕЬ-рН- диаграмме в системе а) «Ре-Н20»; б) «Мп-Н20»

еь. мв

Ре(ОН),

Населенный пункт Концентоация, мг/л Населенный пункт Концентрация, мг/л

Доля формы, % Доля формы, %

Ге0бш Ре, не св. с ГВ1 Ре,св. с ГВ2 Реоб Щ Ре, не св. с ГВ1 Ре,св. с ГВ3

п. Новоаганск, скв. 3 6,50 100 5.25 76 1,25 24 п. Каргасок 7,50 100 6.15 82 1,35 18

п. Охтеурье 15,25 100 12,90 85 2,35 15 п. Кожевниково 2,45 100 1.70 69 0,75 31

п. Ларьяк 4,20 100 2,65 63 1.55 37 п. Пионерный 3,05 100 2,55 84 0,50 16

п. Белый Яр 9,55 100 7,75 81 1,80 19 п. Светлогорье 1,85 100 1.25 68 0.60 32

воду в результате гидролиза алюмосиликатных пород. Величина рН, наличие углекислоты и изменение концентраций кальция в водах (рис. 4) приводит к изменению его концентраций.

В водах неоген-четвертичных отложений концентрация 514+ достигает 19 мг/л, при этом в 67 % проб его содержание выше 10 мг/л (рис. 2. в) и увеличиваются по направлению к северу и востоку.

Около 2 % исследуемых проб воды (в основном в пределах заболоченных территорий) характеризуются повышенными содержаниями аммония, которые превышают ПДК в 3-4 раза, что связано с геохимическими условиями их формирования.

Воды палеогеновых отложений наиболее широко используются в регионе в питьевых целях. Они характеризуются, как слабокислые, нейтральные и слабощелочные, рН изменяется от 6,2 до 7,5. В них сохраняются основные закономерности в распределении минерализации и ее составляющих, характерные для вышележащего горизонта. Воды преимущественно НС03"-Са2+. Состав отдельных проб характерных для северной части региона является НСОз"-М§2+-Са2+ реже В северных и восточных районах воды мягкие, в центральных и южных районах -преимущественно умеренно жесткие, хотя встречаются и мягкие.

Содержание ОВ почти в два раза ниже, чем в водах неоген-четвертичных отложений. Среднее значение окисляемости составляет 3,6 мгО/л. Эта величина растет в северном и восточном направлениях с уменьшением минерализации воды на заболоченных участках и достигает 7,2 мгО/л.

В микрокомпонентом составе вод сохраняются основные закономерности, свойственные вышележащему горизонту.

Концентрации Ие в исследуемых водах достигают 16 мг/л, а в среднем составляют 4,5-5,0 мг/л и практически в 100 % изученных вод превышают ПДК. В подавляющем числе случаев в водах палеогеновых отложений Ре находится в двухвалентной растворимой форме (рис. 5а). Лишь в окраинной части бассейна при неглубоком залегании водоносного горизонта этот элемент встречается в связанной с гуминовыми веществами форме. Содержание Мп в водах достигает 1,2 мг/л (в п. Приобье), при

Концентрация кэльция в водах, мг/л

Рис. 4. Изменения концентрации 81*+ в зависимости от концентрации кальция в водах

средней величине 0,3-0,4 мг/л. Он мигрирует в водах только в двухвалентной форме (рис. 36).

Концентрация Б* в водах палеогенового комплекса выше на 15-30 %, что, связано с более длительным взаимодействием этих вод с вмещающими породами и достигают 23 мг/л. Наиболее часто встречаемые его концентрации составляют 15-16 мг/л (рис. 2в).

В единичных случаях (менее 1 % исследованных проб) встречается аммоний в концентрациях превышающих ПДК в 1,5-3,0 раза.

Воды палеозойского водоносного комплекса изучались в зоне их развития, то есть в пределах Колывань-Томской складчатой зоны (самой южной части Томского района). Воды, используемые сельским населением в питьевых целях по составу пресные с минерализацией 0,2 - 0,65 г/л, повсеместно НС03*-Са, нейтральные, реже слабощелочные, умеренно жесткие.

Комплекс микрокомпонентов практически идентичен рассматриваемым выше водам. Среди микрокомпоиентов доминирует Ре, концентрация которого во всех изучаемых пробах выше нормативных требований и достигает 8,0 мг/л (п. Тимирязево), при среднем содержании 3,0 мг/л (10 ПДК). Мп в концентрациях выше ПДК встречается в 50 % проб (рис. 2. б) со средним содержанием 0,16 мг/л.

Содержание ОВ ниже, чем в водах более молодых отложений (при среднем значении 2,2 мгО/л) и не превышает норм по величине перманганатной окисляемости.

5. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

В литературных источниках можно найти множество работ посвященных оценке качества вод, использующих разные комплексы показателей, которые на сегодняшний день достаточно произвольны. В основу оценки качества питьевых вод нами положены критерии, отражающие их соответствие требованиям санитарно-гигиенического законодательства и их физиологической полноценности.

Санитарно-гигиеническая оценка качества подземных вод и их типизация по набору компонентов осложняющих их использование в питьевых целях. Основной задачей такой оценки является обеспечение экологической безопасности использования человеком воды и сохранение его здоровья. Химическое воздействие на человека оценивается через ПДК веществ в воде, воздухе, почве. Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу, и иметь благоприятные органолептические свойства. По данным Комитетов природных ресурсов по Томской области и ХМАО подавляющее число проб питьевой подземной воды (более 90 %) в эпидемиологическом отношении безопасна, в то время как по химическому составу не соответствует требованиям нормативных документов.

В табл. 3 приведены данные по доле проб воды не соответствующих ПДК, используемым сельским населением в питьевых целях на изучаемой территории.

Среди показателей ухудшающих качество питьевых вод исследуемого региона практически повсеместно является Бе, встречаемость которого в концентрациях выше ПДК составляет 95 - 100 % по изученным административным районам. Встречаемость содержаний Мп выше ПДК составляет 75 - 100 %. Количество проб воды, несоответствующих питьевым нормам по величине окисляемости различно. Доля этих проб увеличивается в северном и восточном направлениях, достигая в Верхнекетском, Первомайском и Белоярском районах 70 - 80 %. С высокими концентрациями в питьевых подземных водах Ре, Мп и органических веществ связана ее цветность, значительно ухудшающая их питьевые качества по органолепгическому показателю вредности.

Таблица 3. Доля проб подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей несоответствующих ПДК (СанПиН 2.1.4.1074-01) по _отдельным показателям качества на изучаемой территории_

Район Число проб Доля проб воды, %

Сге>ПД Кре см„>пд К\1п са>пд КЯ! С по>ПД Кпо СЖ>ПД к*

Томская область

Томский 33 95 87 18 10 9

Бакчарский 12 100 76 10 35 75

Парабельский 12 100 90 93 50 0

Каргасокский 18 100 87 52 32 0

Верхнекетски й 15 100 100 90 70 0

Первомайский 12 100 75 75 75 0

Всего: 102 99 85,8 56,3 45,3 14

Ханты-Мансийский автономный округ

Октябрьский 45 100 93 95 63 0

Нижневартовс кий 18 100 83 83 27 0

Сургутский 39 100 88 49 23 0

Белоярский 10 100 80 95 80 0

Всего: 112 100 86 80,5 48,3 0

Значительное количество проб питьевой воды характеризуются вышенормативными концентрациями 81. Наиболее неблагоприятны в этом отношении воды Парабельского, Верхнекетского, Каргасокского районов Томской области и значительная часть территории ХМАО, где встречаемость этого элемента в концентрациях выше допустимой составляет выше 75 %.

На территории Томской области (в Томском и Бакчарском районах) в отличие от остальной исследуемой территории, использование подземных вод хозяйственно-питьевого назначения осложняется величиной общей жесткости, превышающей ПДК. Доля таких проб воды от их общего числа на территории Томской области составляет 14%.

На основании результатов, отраженных в главе 4, и санитарно-гигиенической оценки вод нами была проведена их типизация по набору компонентов, концентрации которых не соответствуют их ПДК. Повсеместно воды содержат в повышенных концентрациях Рео6ш. и Мп+, Таблица 4. Типизация вод изучаемого региона по поэтому за основу типизации набору компонентов, препятствующих

нами была принята форма безопасному питьевому водопользованию в миграции железа, а подтипы Томской области и ХМАО

вод определялись

присутствием в водах солей жесткости и 314+ (табл. 4), а на рис. 5 приведена схема соответствия вод выделенным типам и подтипам. Согласно схеме около 40 % занимают воды соответствующие I типу, из них около 4 % соответствуют I® типу и 3% -151- 60 % территории занимают воды, относящиеся ко II

Типы вод

I II

СРе>ПДКГе, См„>ПДКм„ СГе>ПДКре, Смп>ПДКмш Спо>ПДКпо

Подтипы

1ж I* II*

Сж>ПДКж С^ПДК* ся>пдк„

II :

Рис. 5. Схема развития вод по соответствующих выделенным типам и подтипам (по набору компонентов, препятствующих безопасному питьевому

_водопользованию) в Томской области и ХМАО_

Оценка физиологической пригодности подземных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения. Санитарно-эпидемиологической службой РФ во главе с главным государственным врачом Г.Г. Онищенко разработаны критерии оценки показателя «Доля населенных пунктов, обеспеченных водой надлежащего качества» в основу которых положены ПДК.

В табл. 5 приведены данные по соответствию питьевых подземных вод неоген-четвертичных, палеогеновых и палеозойских отложений классам качества.

Таблица 5. Доля соответствия питьевых подземных вод изучаемого региона (%)

классам качества (по Г.Г. Онищенко)

Классы качества питьевой воды

доброкачественная условно недоброкачественная

питьевая вода доброкачественная питьевая вода

питьевая вода

Вода, -по органолептическому -по санитарно-

соответствующая признаку вредности -до 3 токсикологическому признаку

нормативным ПДК. вредности - до 1 ПДК,

требованиям по Вода, не влияющая на -по органолептическому

всем четырем здоровье населения, но признаку вредности более 3

критериям ее ухудшающая условия ПДК.

оценки. водопользования Вода, влияющая на здоровье

населения

Неоген-четвертичных отложений

0 7 93

Палеогеновых отложений

1 9 90

Палеозойских отложений

2 39 59

Всего

1 13 86

Более 90 % изученных проб питьевой воды неоген-четвертичных и палеогеновых отложений характеризуются как недоброкачественные, влияющие на состояние

здоровья населения; менее 10 % проб являются условно доброкачественными, которые не влияют на здоровье, но ухудшают условия водопользования и только менее 1 % проб воды являются доброкачественными. Воды палеозойских отложений являются более качественными: 39 % проб являются условно доброкачественными и 2 % -доброкачественными.

Многими учеными доказано, что как избыток, так и недостаток элементов в питьевых водах может вызывать ряд заболеваний населения. В связи с чем наряду с оценкой качества автором была проведена оценка питьевых вод района исследований на предмет их физиологической полноценности по методике, разработанной в НИИ экологии человека и гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана (Каяц, 2003).

Таблица 6. Соответствие питьевых Автором установлено (табл. 6), что 70

% используемых в питьевых целях вод по макрокомпонентному составу

характеризуется как малооптимальные, 20 % - неоптимальные (воды развитые в северных, восточных районах региона, а также в Бакчарском и на самом юге Томской области) и только около 10 % вод имеют оптимальный состав. Наиболее неблагоприятным показателем качества вод по физиологической полноценности на значительной территории, за исключением южных и западных районов, является низкое содержание Ca2+, Mg2+, НС03", а в Бакчарском районе и на самом юге Томской области их высокие содержания.

Экологическая безопасность при использовании подземных вод сельским населением для питьевых целей. Взаимосвязь влияния химического состава питьевой воды на состояния здоровья и заболеваемость населения установлена по результатам, проводимых на протяжении ряда лет специалистами организаций Роспотребнадзора совместно с НИИ гигиенического профиля.

По оценке Ю.К. Смоленцева (1996 г.) суточное поступление ряда токсичных или биологически активных микроэлементов с пресной подземной питьевой водой исследуемого региона в организм человека может составлять от 0,05 до 61 % от физиологической потребности организма. Такие элементы, как Fe, F, I, Br, Mn, Sr могут поступать в организм человека с водой в избыточных количествах, достигающих 210-1800 % и более от физиологической потребности, если предварительно не будет улучшено их качество.

Исследования, проведенные В.И. Зинченко (2002 г.), Л.П. Волкотруб (2003 г.), Л.П. Рихвановым с соавторами (2002 г.) и Н.Г. Кашаповым (2008 г.), показали, что в регионе за последние десять лет отмечается рост по отдельным классам заболеваний, особенно наглядными среди них являются: новообразования, болезни крови и кроветворных органов, болезни мочеполовой системы, врожденным аномалии, инфекционные заболевания.

Таким образом, использование пресных подземных вод населением Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа без предварительного улучшения их качества может привести к тяжелым заболеваниям. Необходимо управление качеством подземных вод с целью снижения степени их отрицательного биогеохимического воздействия на организм человека.

подземных вод исследуемого региона категориям оптимальности (%)

Категории Томская область ХМАО

Воды оптимальные 21 17

Воды малооптимальные 79 62

опчтгмалытые • v . 21

Число проб 78 106

6. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Как показано выше, проблема использования вод исследуемого региона сельским населением для питья связана в большей степени с несовершенством, а чаще полным отсутствием систем водоподготовки. Решение этой проблемы видится в разработке локальных, регионально-адаптированных технологий водоподготовки. Сложность решения этой проблемы состоит в том, что воды исследуемого региона весьма разнообразны по составу, а, следовательно, и по набору компонентов, превышающих ПДК, которые определяют качество питьевой воды. Это требует комплексного подхода к решению.

Обзор «традиционных» методов водоподготовки (аэрация с последующей фильтрацией), показал, что они не всегда эффективны по отношению к набору компонентов в водах региона и к формам их миграции. Реагентные, ионообменные, электрохимические и т.д. более эффективны для улучшения качества вод содержащих в концентрациях превышающих ПДК 51, а также органоминеральные формы Ре и соли жесткости, но сложны в реализации, особенно в сельской местности.

Решением этой проблемой на исследуемой территории занимались Д.С. Покровский (2005 г.), В.В. Дзюбо (1989 г.), Б.Н. Шубин (2003 г.) и др., но как показывают исследования едино решения пока не принято. В этой связи был проведен комплекс исследований по изучению возможности улучшения качества вод, исследуемого региона с помощью электроразрядных методов.

7. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОРАЗРАДНЫХ МЕТОДОВ

В ИФВТ НИ ТПУ разработан метод обработки импульсными барьерными электрическими

разрядами (БЭР) воды,

диспергированной на капли, который реализован в устройстве для улучшения качества питьевых вод (рис. 6), получившем название «Импульс». Основными узлами этой установки являются: аэрационная колонна, электроразрядный блок с источником питания; бак-реактор и фильтр. Схема проста и полностью автоматизирована.

Для каждого источника питьевой подземной воды выполнялись предварительные опытные работы при участии автора по возможности улучшению качества воды и выбору оптимальных параметров

электроразрядной обработки. Это позволило обеспечить сельское население более 30 населенных пунктов исследуемого региона более качественной питьевой водой.

Исследования проводились на подземной воде, которая из скважины непосредственно подавалась на установку. Для этого соблюдалась следующая

Исходная вода

Рис. 6. Технологическая схема (а) и фотография (б) устройства, в основе которого, положено воздействие барьерного электрического разряда на водо-воздушный поток

методика проведений исследований: после прохождения аэрационной колоны и блока электроразрядной обработки вода поступала в бак-реактор, где она пребывала в течение 15 минут, это время нами выбрано исходя из времени жизни озона. Далее вода поступала на зернистые фильтры, в качестве которых использовали природные минералы - кварц, альбитофир и т.д., после чего вода анализировалась.

На первом этапе обработки вода подвергается аэрации, что позволяет переводить в труднорастворимые формы легкоокисляемые элементы (Fe2+ и Мп2+). Под действием БЭР на водо-воздушный поток, непосредственно в воде генерируются озон, в концентрациях 1,5-2,0 мг/л, а также гидроксильные радикалы и активные частицы. Они обеспечивают более сильное окислительное воздействие с образованием труднорастворимых соединений Fe, Мп и деструкцию ОВ. Вместе с окислительным воздействием на компоненты воды озон, активные частицы и радикалы приводят к обеззараживанию воды.

Для изучения обеззараживающего воздействия (по изменению в воде общего микробного числа и колиформных бактерий) электроразрядной обработки использовалась вода с. Берегового (рис. 7) и в табл. 7.

100 • .

# 96 -

100

8* 98 о о

а 96 .8° °

s 94 „

0 1 92 90 8В

1 вв *

| и

О 82 ВО •

0.1 0,2 0,3

Остаточный озон, мг/л

а)

б)

Рис. 7. Влияние величины остаточного озона на отмирание колиформных бактерий (а) и общего микробного числа (б) в % к их общему числу Таблица 7. Результаты исследований микробиологических показателей

Населенный пункт Общие колиформные бактерии, кп/100 мп Общее микробное число, кп/100 мп

до обработки после обработки до обработки после обработки

с. Октябрьское (ХМАО) 0 0 35 0

г. Белоярский (ХМАО) 0 0 50 0

с. Береговое (ХМАО) 10 0 100 0

Исследования показали, эфе активность по инактивациии болезнетворных

бактерий под воздействием БЭР в воде, диспергированной на капли при условии поддержания концентрации растворенного озона в воде не ниже 0,4-0,5 мг/л (рис. 7).

В табл. 8 приведены примеры, доказывающие возможность улучшения качества подземных вод, выделенных нами типов.

Согласно которой при обработке воды барьерным электрическим разрядом содержание НС03" уменьшается на 1,5-1,7 %, содержание 3042" - на 20-25 %, что связано с их участием в качестве коагуляторов при удалении трудно- и малорастворимых солей. С этими процессами связано уменьшение ее минерализации на 3-8 %.

Уменьшается содержание М02" (40-60 %), при возрастании содержание N03", что связано с окислением первых. Содержание ЬГНз" уменьшается на (4-60 %) и зависит от величины водородного показателя, так как окисление азотных соединений при изменении рН значительно увеличивается при рН выше 7,5.

Благодаря воздействию окислительных агентов на органические вещества подземных вод происходит их деструкция, в результате которой величина перманганатной окисляемости уменьшается на 100 % (по отношению к ПДК). Содержания Реобщ и Мп2+ уменьшаются на 84-100 % и 65-100 % и в отдельных пробах воды они остаются выше ПДК. Эффективность снижения концентраций Мп2+ в водах зависит от соотношения Ре/Мп, которое должно быть не менее 7/1. Уменьшение цветности подземных вод на 70-100 % связано со снижением в воде соединений Ре. Концентрация озона в воде, прошедшей весь цикл обработки не превышает ПДК. Такой метод может широко использоваться для улучшения качества подземных вод I и частично II типов исследуемого региона, содержащих в концентрациях превышающих ПДК железо и марганец.

Исследования, проведенные в работе, показали, что рассматриваемый метод не всегда способен обеспечить снижение концентраций Бе до нормативных требований в водах II типа, что определяется формой его нахождения в водах. Кроме того, метод не рассчитан на снижение жесткости вод и концентрации в них 81. Поэтому в ИФВТ НИ ТПУ был разработан экспериментальный электроразрядный реактор, схема которого представлена на рис.8.

Электроды

о Н# о» ш

"Вода

Пузырьки газа

Металлическая загрузка

Работы проводились в несколько этапов. На первом этапе изучены физико-химические процессы, протекающие в чистой

(дистиллированной) воде под действием искровых электрических разрядов на железную загрузку, а также образуемые при

этом продукты Рис. 8. Экспериментальный блок электроразрядного

Показано что реактора с железной загрузкой

действие импульсных электрических разрядов (ИЭР) на металлическую загрузку вызывает её эрозию, при этом происходит нагревание и отрыв от загрузки наноразмерных частичек металла. Кроме эрозии процесс сопровождается электролизом, за счет чего в воду поступают ионы металла. При протекании таких процессов образуются частицы и ионы металла, вступающие в реакции окисления водой и растворённым кислородом с образованием гидроксидов, оксидов и оксогидроксидов металлов, обладающих высокими адсорбционными свойствами.

На следующем этапе: были установлены механизмы снижения в водах кремния и органических веществ, препятствующих снижению железа; определены оптимальные условия для протекания процессов и оптимальные условия обработки вод.

Установлено, что снижение ОВ может происходить за счет их деструкции под действием самого электрического разряда, либо за счет адсорбции поверхностью продуктами электрического разряда коллоидных комплексных их соединений с Ре.

Концентрация 814+ в водах снижается в результате адсорбции кремниевой кислоты продуктами ИЭР. Умягчение воды происходит за счет вторичных процессов -

Таблица 8. Примеры результатов исследований по улучшению качества питьевых подземных вод исследуемого региона

методом, основанном на БЭР. (1 - в исходной воде, 2 - в обработанной воде)

Тип, подтип воды Населенный пункт Содержание в подземных водах

рН Ж, мг-экв/л н со3- мг/л СГ, мг/л ЯО/ мг/л С.г\ мг/л мЛ мг/л М, мг/л мг/л мг/л ел мг/л N0," мг/л N0/, мг/л ЫН3' мг/л Ц, град. ПО, мгО/л Оз, мг/л

I с.Нарым, Томская обл. 1 6,90 3,01 271,5 10,0 2,0 28,0 6,5 350 1,53 0,25 7,60 0,40 0,0270 2,16 139 4,70 0

2 6,95 2,99 262,3 10,0 2,0 26,0 6,5 309 0,19 0,1 7,60 0,73 0,0220 1,99 8 3,80 0,22

1ж л.Бакчар, Томская обл. 1 7.15 8,60 658,4 8,0 1,7 263,2 16,4 769,3 1,39 0,13 8,70 0,32 0,0014 1,40 12 3,70 0

2 7,25 8,50 646,6 8,0 1,7 262,1 16,4 769,3 0,02 0,09 8,70 0,34 0,0008 1,10 0 2,40 0,15

I* п.Басаиданка, Томская обл. 1 6,95 3,50 468,4 13,5 14,2 134,4 9,5 671,3 4,32 0,17 12,17 1,10 0,1200 1,76 55 1,25 0

2 7,15 3,50 443,8 13,5 13,1 134,4 9,5 641,1 0,12 0,03 12,17 1,13 0,0900 1,69 0 0,80 0,24

II с.Береговое, ХМАО 1 6,20 2,10 129,6 8,0 2.4 13,4 8,4 191,0 6,60 1,39 18,40 - - - 100 7,30 0

2 7,50 2,10 126,3 8,0 2,4 13,4 8,4 177,0 0,65 0,32 14,92 - - - 22 4,67 0,19

II с.Барсово, ХМАО 1 6.90 1,20 157,4 8,0 5,6 15,0 7,17 215,8 2,09 0,06 14,00 - - - 25 6,19 0

2 6,95 1,20 140,3 8,0 5,6 15,0 7,17 193,7 0,60 0,06 11,45 - - - 11 5,93 0,05

Ия п.Игол, Томская обл. 1 6.90 1,50 123,0 10,0 2,0 11,4 9,37 171,0 3,80 0,15 9,14 0,37 0,0170 1,45 154 2,80 0

2 7.30 1,40 121,0 10,0 1,5 11,4 9,37 162,0 0,30 0,03 9,14 0,38 0,0070 1,22 3 2,63 0,17

Ж - общая жесткость, М - минерализация, Ц - цветность, ПО - перманганатпая окисляемость.

Таблица 9. Примеры результатов исследований по улучшению качества питьевых подземных вод исследуемого региона

методом, основанном на ИЭР. (1 - в исходной воде, 2 - в обработанной воде)

Тип, подти п воды Населенный пункт Содержание в подземных водах

рн Ж, мг-экв/л НСОз" мг/л СГ, мг/л 80,' мг/л Са , мг/л мг/л М, мг/л Р^общ мг/л Мп , мг/л в.4*, мг/л М03м г/л МОг", мг/л ш3-, мг/л Ц, град. ПО, мгО/л

1ж п. Бакчар, Томская обл. 1 7,1 8,56 658,4 8,0 1.7 263,2 16,40 769,3 1,39 0,13 8,70 0,32 0,001 1,4 12 3,70

2 7,9 5,54 246,6 8,0 1,7 96,10 14,20 298,2 0,12 0,05 4,20 0,11 0,000 0,3 3 1,40

15, с. Октябрьско е Томская обл. I 7.5 5,80 353,8 12,2 1,5 98,00 10,98 423,4 ИЗО 0,24 16,46 2,94

2 8,3 2,00 109,8 12,2 1.4 24,00 9,80 145,3 0,09 0,07 3,35 1,90

П51 п. Старые Покачи, ХМАО 1 6,4 2,00 146,4 10,0 2,1 30,00 6,10 214,5 5,75 0,09 15,2 109 6,67

2 8,1 0,73 109.8 10,0 2,1 8,00 4,00 112,3 0,16 0,05 3,70 5 2,40

повышения температуры и смещения гидрокарбонатного равновесия в сторону образования труднорастворимых карбонатов.

На заключительном этапе нами были проведены экспериментальные исследования по возможности улучшения качества подземных вод исследуемого региона, с использованием электроразрядного реактора, разработанного в ИВФТ НИ ТПУ. Результаты, показывающие эффективность такого метода по отношению к выделенным типам вод приведены в табл. 9.

Согласно полученным результатам можно говорить о том, что обработка воды на экспериментальном электроразрядном реакторе обеспечивает снижение содержаний: Ре, и величина общей жесткости на 100 9Ь (по отношению к ПДК).

Показано, что данный метод позволяет снижать в водах содержания Ре, и ОВ, а также солей жесткости до приемлемых нормативных концентраций, регламентированных СанПиН 2.1.4.1074-01. Такой метод эффективен для улучшения качества вод I типа, содержащих кремний и соли жесткости превышающих ПДК, а также для всех вод П типа, содержащих железо, связанное с органическими веществами гумусового ряда.

Таким образом, электроразрядные методы обработки способны обеспечивать улучшение качества питьевых вод до требований, предъявляемым к питьевым водам. Внедрение таких методов для водоподготовки в сельских населенных пунктах Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа способны снизить риск для здоровья при использовании подземных вод в питьевых целях населением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных многолетних исследований автором собран и проинтерпретирован большой материал по химическому составу подземных вод, используемых сельским населениям для питья на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа. Результаты исследований показали, что воды практически повсеместно содержат в высоких концентрациях Мп и Ре, часто связанное в комплексы с органическими веществами. Кроме того, подавляющее количество используемой воды характеризуется высокими концентрациями 81, а на юго-западе Томской области использование воды осложняется высокой ее жесткостью, что препятствует их безопасному использованию без предварительной водоподготовки.

В работе предложены методы, позволяющие значительно улучшать качество питьевых подземных вод Томской области и ХМАО. Даны рекомендации по внедрению установок, в основе которых лежат различные виды электрических разрядов, а, следовательно, и оказывающих различное воздействие на компоненты вод. Такие установки уже внедрены более чем в 30 населенных пунктах и позволяют получать качественную питьевую воду.

Список опубликованных работ по теме диссертации входящих в перечень ВАК:

1. Сериков Л.В., Шиян Л.Н., Тропина Е.А., Видяйкина Н.В., Фриммел Ф.Х., Метревели Г., Делай М. Коллоидные системы подземных вод Западно-Сибирского региона // Известия Томского политехнического университета. - 2006. - Т. 309. - №6. -С. 27-31.

2. Видяйкина Н.В. Элеюроразрядный способ удаления гуминовых веществ из воды // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2007. - № 4. - С. 127-134.

3. Видяйкина Н.В. Удаление кремния в электроразрядном реакторе со стальными гранулами // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного

университета. - 2008.-№ 1 -С. 111-116.

4. Видяйкина Н.В., Хрялов П.А. Удаление кремния в электроразрядном реакторе II Водоснабжение и санитарная техника. - 2008. - № 12. - С. 27-29.

5. Видяйкина Н.В. Удаление гуминовых соединений из воды в электроразрядном реакторе // Водоснабжение и санитарная техника. - 2008. - № 11. - С. 39-43.

в других изданиях:

6. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.) Использование электрического разряда для улучшения качества вод // Проблемы геологии и освоения недр: Труды VII Междунар. науч. симпозиума им. академика М.А. Усова. - Томск: ТПУ, 2003. - С.243-245.

7. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.) Экологические аспекты качества и потребления подземных вод. // Проблемы геологии и освоения недр: Труды VIII Междунар. науч.симпозиума им. академика М.А. Усова. - Томск, 2004. - С302-304.

8. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.), Шарафутдинов Р.Н. Исследование импульсной электрокоагуляции в процессах очистки воды // Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность: Труды VII междунар. научно-практ. конференции. -Кемерово, 2004 г. - С. 47-48.

9. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.), Даниленко Н.Б., Шаманский В.В.Очистка воды с использованием метода электроимпульсной коагуляции // Основные водохозяйственные проблемы и пути их решения. К 100-летию Томского водопровода: Материалы научно-практ. конф. - Томск, 2005. - С. 40-42.

10. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.) Исследование процессов импульсной электрокоагуляции. Современные техника и технологии: Труды Междунар. научно-практ. конференции. - Томск, 2005. - С. 332-335.

11. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.) Изучение динамики изменения концентрации железа (П) в импульсном электроркоагуляторе // Химия: Труды XLID междунар. конференции. - Новосибирск, 2005. - С. 51-52.

12. Гулак Н.В. (Видяйкина Н.В.), Шарафутдинов Р.Н. Разработка высоковольтного импульсного источника питания для электрокоагуляционной очистки воды // Электротехника, электромеханика и электротехнологии: Труды V Регионал. Науч.-практич. конференции. - Томск, 2005. - С. 234-235.

13. Видяйкина Н.В., Майкова Т.В.Исследование возможности очистки подземных вод в электроразрядном реакторе со стальными гранулами // Перспективы развития фундаментальных наук: Труды VI Междунар. конференции. - Томск, 2009. - Т. 1. - С. 318-320.

14. Видяйкина Н.В. Качество пресных подземных вод на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа И Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии: Материалы IV Всеросс. конф. молодых ученых. - Томск, 2009. - С. 405-409.

15. Видяйкина Н.В. Обеспечение экологической безопасности использования подземных вод для питьевых целей на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа // Водоподготовка и очистка сточных вод населенных мест в XXI веке: Технологии. Проектные решения. Эксплуатация станций: Сборник докладов конференции. - Compakt disc: SIBICO International Ltd, 2010. - С. 328-331.

16. Видяйкина H.B., Лобанова Г.Л., Сапрыкин Ф.Е., Моисеенко Ю. Физико-химические процессы, протекающие в воде, содержащей силикатные ионы, под действием импульсных электрических разрядов // Перспективы развития фундаментальных наук: Труды VI Междунар. конференции. - Томск, 2010. - Т. 1. - С. 251-253.

Издательство Томского ЦНТИ. Лиц. ИД№ 05060 от 14.06.2001 Отпечатано в Томском ЦНТИ. Лиц. ПД № 12-0084 от 16.04.2001 Подписано в печать 17.11.2010 г. Тираж 130. Заказ№ 1015 Россия, 634021 , г. Томск, пр. Фрунзе, 115/3.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Видяйкина, Наталья Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИЗУЧАЕМОЙ 10 ТЕРРИТОРИИ

1.1. Климат

1.2. Рельеф

1.3. Гидрологические условия

1.4. Почвы, растительность и животный мир 17 Выводы

2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 20 ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

2.1. Ресурсы нефти и газа и их использование

2.2. Другие ресурсы региона и их использование

2.8. Природные и экономические условия, как неблагоприятная среда обитания 28 человека

2.9. Водно-экологическая ситуация в регионе 30 Выводы

3. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 34 ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

3.1. История геологического развития и геологические условия

3.2. Гидрогеологические условия 38 Выводы

4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД РАЙОНА 51 ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Методика проведения исследований

4.2. Химический состав питьевых подземных вод района исследований

4.2.1. Воды неоген-четвертичного водоносного комплекса

4.2.2. Воды палеогеновых отложений

4.2.3. Воды палеозойского водоносного комплекса

Выводы

5. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ 75 БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

5.1. Факторы и критерии оценки качества подземных вод, используемых в 75 питьевых целях

5.2. Санитарно-гигиеническая оценка качества подземных вод и их типизация

5.3. Оценка физиологической полноценности подземных вод, используемых для 81 питьевых целей

5.4. Экологическая безопасность при использовании подземных вод сельским 89 населением для питьевых целей

Выводы

6. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА 95 ПОДЗЕМНЫХ ВОД

6.1. «Традиционные» методы обезжелезивания и деманганации

6.1.1. Безреагентные аэрационные методы обезжелезивания подземных вод и 95 условия их применимости

6.1.2. Методы и условия деманганации подземных вод

6.1.3. Современные тенденции в подготовке вод, содержащих железо и марганец

6.1.4. Перспективы применения барьерного электрического разряда в подготовке 104 воды из подземных источников

6.2. Проблемы умягчения и обсскремнивания подземных вод и их решение

6.2.1. Методы умягчения вод

6.2.2. Методы обескремнивания 111 Выводы

7. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С 115 ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОРАЗРАДНЫХ МЕТОДОВ

7.1. Улучшение качества питьевых подземных вод обработкой барьерным 115 электрическим разрядом в водо-воздушной среде

7.1.1. Технологическая схема обработки и физико-химические процессы, протекающие в результате обработки

7.1.2. Методика проведения исследований

7.1.3. Результаты но улучшению качества воды 119 7.2. Улучшение качества питьевых подземных вод обработкой импульсным 126 электрическим разрядом в слое железной загрузки

7.2.1. Технологическая схема обработки и методика проведения исследований

7.2.2. Физико-химические процессы, протекающие при действии импульсных 130 электрических разрядов в воде на железную загрузку

7.2.3. Изучение механизмов удаления компонентов из воды при обработке 140 импульсными электрическими разрядами в слое железной загрузки

7.2.4. Результаты по улучшению качества воды после обработки в 146 электроразрядном реакторе с железной загрузкой

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей"

Актуальность рабо гы

По данным Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации [1] около 50 % населения России используют для питьевых нужд воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по широкому спектру показателей качества воды. Особенно неудовлетворительно обстоит дело с качеством питьевой воды в сельской местности, где централизованным водоснабжением пользуются не более 68 % жителей (около 47 % населенных пунктов).

На территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа доброкачественной питьевой водой обеспечено юлько население городов и крупных поселков. Обеспечение населения региона качественной питьевой водой является острейшей проблемой, несмотря на то, что водоснабжение осуществляется в основном за счет подземных источников. Подземные воды этого региона характеризуются присутствием ряда компонентов в концентрациях превышающих ПДК. Специфика использования пресных подземных вод в питьевом водоснабжении заключается в том, что подавляющее большинство средних и особенно мелких населенных пунктов региона, как правило, используют для питьевого водоснабжения подземные воды без предварительной их подготовки. Это создает угрозу здоровью населения, использующему подземные воды. От некачественной питьевой воды развиваются такие заболевания как мочекаменная болезнь, заболевания сердца, системы кровообращения, эндокринной системы, онкологические и прочие. Поэтому обеспечение безопасности использования питьевых вод, уменьшение рисков для здоровья населения — актуальная задача современности.

Задачи исследований:

1) обобщить данные по гидрогеологическим условиям распространения питьевых вод на территории Томской области и ХМАО;

2) провести анализ химического состава питьевых подземных вод исследуемой территории на предмет их безопасного использования;

3) дать санитарно-гигиеническую оценку качества подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей и оценить их физиологическую полноценность;

4) обосновать пути решения проблемы улучшения качества пресных подземных вод, используемых сельским населением для питьевых целей;

5) оценить применимость электроразрядных методов для уменьшения экологической опасности подземных вод, используемых в питьевых целях.

- полевые работы, в результате которых автором было отобрано более 200 проб подземной воды из одиночных и групповых скважин с глубин от 30 до 120 м. Они состояли из отбора проб и определения непосредственно наточке опробования быстроменяющихся элементов (Ре2+) и других параметров (рН, ЕЬ и др.).

- химический анализ отобранных проб по 11 компонентам (НС03", БОД С1\ Са2+, Мб2+, Ре0сщ, Мп2+, 814+, ИОз", N0^", аммиак и ионы аммония) и 4 основным характеристикам (минерализации, общей жесткости, цветности и величине перманганатной окисляемости);

- аналитическая и статистическая обработка всех собранных материалов по району исследований.

- опытные работы по улучшению качества воды новыми электроразрядными методами.

Работа проводилась в рамках:

1) госбюджетной темы «Исследование природы активации физико-химических процессов и веществ в импульсном электрическом разряде», номер государственной регистрации 01.20.03.07760, а также по проектам программы «Развитие научного потенциала высшей школы»:

2) «Исследование процессов разрушения металло-каталитической загрузки и образование коагулянтов в импульсном электрокоагуляторе» МНиО РФ - №8038. (2005 г.) и федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг.:

3) «Активация электрокоагулянтов в водовоздушном потоке импульсным электрическим разрядом и исследование их сорбционных свойств», Госконтракт № 02.442.11.7266, шифр темы 2006-РИ-19.0/001 /127 (2006).

Научная новизна. Получены новые данные по химическому составу подземных вод территории Томской области и ХМАО. Создана база данных по химическому составу пресных подземных вод. Для подземных вод, используемых сельским населением в питьевых целях, составлены Геоэкологические карты-схемы распределения значений общей минерализации, жесткости, окисляемости и содержаний других нормируемых элементов в пределах изучаемой территории.

Впервые для рассматриваемой территории выявлены основные группы химических элементов, содержания которых превышают ПДК, на основании которых выделены типы пресных подземных вод. Выявлено их распространение по территории, оценена опасность использования таких вод в питьевых целях. Разработаны новые подходы к улучшению их качества за счет использования локальных установок, в основе которых положены новые электроразрядные методы.

Защищаемые положения

1. Пресные подземные воды в их естественном состоянии содержат Ре0ош, Мп2+, Са2+, М82+, органическое вещество в концентрациях превышающих ПДК для питьевых вод, что позволяет их типизировать по набору компонентов, препятствующих их безопасному использованию в питьевых целях сельским населением.

2.Состав питьевых подземных вод в исследуемом регионе не соответствует физиологической полноценности по содержаниям макрокомпонентов, величине жесткости 7 и минерализации, поскольку более 70 % используемых вод имеют малооптимальный состав, более 20 % - неоптимальный и только около 10 % используемых вод являются оптимальными. По содержаниям микрокомпонентов около 90 % питьевых вод является недоброкачественными, что отражается на здоровье сельского населения.

3.Внедрение локальных регионально-адаптированных устройств водоподготовки, в которых используются различные эффекты от действия барьерного или искрового электрического разряда, позволяют значительно улучшать качество питьевых подземных вод, обеспечивая в регионе экологически-безопасное водоснабжение населения.

Практическая значимость и реализация работы. Разработанные критерии качества позволяют в условиях сельской местности быстро определять пригодность воды для питьевых целей и принимать меры для ее улучшения.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе в 5 журналах, входящих в перечень ВАК. Работа докладывалась на VII и VIII международных научных симпозиумах им. академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» г. Томск, 2004, 2005 гг.), VII международной научно-практической конференции

Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (г. Кемерово, 2004г.), научно-практической конференции «Основные водохозяйственные проблемы и пути их решения. К 100-летию Томского водопровода» (г. Томск, 2005г), международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2005г.), V региональной научно-практической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г. Томск, 2005г.),

XL1II международной студенческой конференции «Химия» (г. Новосибирск 2005г.), V региональной научно-практической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» (г. Томск, 2005г.), VI и VII международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, 2009г.,

2010г.); IV всероссийской конференции молодых ученых. «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (г. Томск, 2009г.), международной научно-практической 8 конференции «Водоподготовка и очистка сточных вод населенных мест в XXI веке: Технологии, Проектные решения, Эксплуатация станций» (г. Москва, 2010г.), V российско-германском семинаре «КарлсТом 2010 - Современные проблемы очистки воды. Наночастицы в водных объектах» (г. Томск, 2010г.).

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Видяйкина, Наталья Викторовна

Выводы

1. Устройство, действие которого основано на барьерном электрическом разряде позволяет получать более качественную воду по содержаниям железа, марганца и органических веществ. Однако такое устройство не позволяет снижав в воде концентрации кремния и умягчать воду.

2. В случаях, когда исследованный метод не позволяет получить доброкачественную воду по всем нормируемым показателям необходимо использовать другие методы. Одним из таких методов может быть обработка воды импульсным электрическим разрядом в слое токопроводящего гранулированного металла. Обработка воды таким способом позволяет практически во всех случаях получать доброкачественную воду по концентрациям железа, марганца, кремния, значениям общей жесткости и окисляемости.

3. Проведенные исследования позволили определить требования к составу вод (табл. 7.18.), для выбора электроразрядного метода улучшения качества вод, позволяющего снизить негативное воздействие ее состава на организм человека.

Таким образом, электроразрядные методы обработки способны обеспечивать улучшение качества питьевых вод до требований, предъявляемым к питьевым водам. Внедрение таких технологий в качестве схемы водоподготовки в сельских населенных пунктах на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа способны снизить риск при использовании подземных вод в питьевых целях населением региона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных многолетних исследований автором собран и проинтерпретирован большой материал по химическому составу подземных вод неоген-четвертичных и палеогеновых отложений, широко используемых сельским населениям для питья на территории Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа.

Результаты исследований показали, что воды практически повсеместно содержат в концентрациях, превышающих ПДК марганец и железо, которое часто связанно в комплексы с органическими веществами гумусового ряда. Кроме того, подавляющее количество используемой воды характеризуется высокими концентрациями кремния, а в Бакчарском и Томском районах использование воды осложняется высокой ее жесткостью, что препятствует их безопасному использованию без предварительной водоподготовки.

В работе предложены методы, позволяющие значительно улучшать качество питьевых подземных вод Томской области и Ханты-Мансийского автономного округа. Даны рекомендации по внедрению установок, в основе которых лежат различные виды электрических разрядов, а, следовательно, и оказывающих различное воздействие на компоненты вод. Они уже внедрены более чем в 30 населенных пунктах и позволяют получать качественную питьевую воду.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Видяйкина, Наталья Викторовна, Томск

1. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации. - М: Минздрав России, 2008. - 25 с.

2. Регионоведение / Под ред. Морозовой Т.Г. М: Банки и Биржи, ЮНИТИ, 1998г. -368 с.

3. Демографический ежегодник России. 1996 г. М.: Госкомстат России, 1996. -124 с.

4. География России: Кн.В 2 ч. /Под ред. Киселева Н.М., Смирнова Н.Б., Январевой Л.Ф. Омск: Роскартография, 2004. Часть I. - 72 с.

5. Орлова В. В. Западная Сибирь: Сер. «Климат СССР». Л., 1962. - Вып. 4. - 234 с.

6. Западно-Сибирская низменность: Очерк природы. / Абрамович Д. И., Крылов Г. В. и др. М.: География, 1963.-312 с.

7. Шафраник Ю.К., Крюков В.А. Нефтегазовые ресурсы в круге проблем. М.: Недра. 1997. 265 с.

8. Чемоданов Г. Средний сток рек Западной Сибири и его распределение в году: Труды Трансп.-энергет. ин-та. .- Новосибирск, 1952. Вып. III. С. 70-79.

9. Лисс О.Б., Березина H.A. Болота Западно-Сибирской равнины: Природные условия Западно-Сибирской равнины. М.: МГУ, 1981. - 312 с.

10. Мезенцев B.C., Карнацевич И.В. Увлажнённость Западно-Сибирской равнины. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1969. 179 с.

11. П.Орлов В.И., Соколова H.A. Развитие болот в Западной Сибири // География и природные ресурсы -1989. №.2. - С 45-52.

12. Заверткин В.Л., Прокофьева Л.М. Минерально-сырьевая база топливно-энергетического комплекса основа возрождения экономики России. В сб. Геологическое изучение и использование недр. М.: № 6. 1999. С. 3-12.

13. Экономика нефтегазодобывающей промышленности / Под ред. Павлинич Э. А. -М„ 1984.-290 с.

14. Седых В.Н. Леса Западной Сибири и нефтегазовый комплекс. М.: Экология, 1997. 36 с.

15. Трофимук A.A. Сорок лет борения за развитие нефтегазодобывающей промышленности Сибири. Новосибирск, 1997. - 369 с.

16. Российская Федерация. Западная Сибирь: Экономический очерк. / Под ред. Г.М. Иванова. М.: Экономика, 2003.

17. М Шишкина Л. Н. Транспортная система России. М.: Экономика, 2003.

18. В. Григорьева. Экологические риски при освоении и эксплуатации крупного нефтяного месторождения Западной Сибири : Автореф.дис. . канд. геогр. наук : 25.00.36 : Москва, 2004. 22 с.

19. Экологический мониторинг: Состояние окружающей среды Томской области в 2008 году // Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Томской области, ОГУ «Облкомприрода» Администрации Томской области. — Томск: «Оптимум», 2009. — 144 с

20. Состояние окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа в 2007 году // Комитет по природным ресурсам по ХМАО-Югра. Югра, 2008. -198 с.

21. Экономическая и социальная география России / Под ред. А.Т.Хрущева. М.,2002.

22. Савельева И. Л. Минерально-сырьевые циклы производств: проблемы районообразования и рационального природопользования — Новосибирск: Наука, 1988. — 133 с.

23. Экономическая география России / Под ред. Морозовой Т.Г. М,: Банки и биржи, ЮНИТИ, 2002.

24. Экономическая география России: В 2 ч. / Под ред. Степанова М. В. М.: РЭА, 1995. -Часть II.

25. Шишов С.С. Экономическая география и регионалистика М.:Финсттинформ,1998.

26. Кибалов Е. Жилищное и промышленное строительство в Сибири. Тенденции развития // Электронный рекламно-информационный журнал БИЯпАэЗЬор, 2000. №3. -С. 72-79.

27. Белорусов Д. В., Панфилов И. II., Сенников В. А. Проблемы развития и размещения производительных сил Западной Сибири. М., 1976. - С. 55-70.

28. Водные ресурсы Российской Федерации: Статистический сборник М.: НИА-Природа, 2007.

29. Шварцева Н.М., Манылова Л.С. Эколого-геохимическое состояние природных вод в пределах Академгородка г. Томска // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири: Труды Всерос. научн. конф. — Томск: Изд-во Томск, политехи, ун-та, 2003. С. 286-289.

30. П.Г. Кашапов Обеспечение санитарно-эпидемиологической безопасности среды обитания и сохранения здоровья населения в нефтегазодобывающем регионе Западной Сибири: Автореф. дис. д.м.н. Москва, 2008. - с. 49.

31. Геология СССР. Западная Сибирь. М.: Недра, 1967. Том 14. - 634 с.

32. Гидрогеология СССР. (Новосибирская, Омская и Томская области). М.: Недра, 1975.-Том 16.

33. Ресурсы пресных и маломинерализованных подземных вод южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна /Под ред Пиннекера. М.: Недра, 1991. -262 с.

34. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1 : 200 ООО (издание второе). Лист 0-45-ХХУ1 (Игатка): Объяснительная записка. Санкт-Петербург, 2007. - 200 с.

35. Колоколова О.В. Геохимия подземных вод района Томского водозабора: Автореф. дис. к.г.-м.н. Томск. 2003. 44 с.

36. Покровский Д.С., Дутова Е.М., Рогов Г.М. Качество природных питьевых вод и технологии водоподготовки в условиях юга Сибирского региона. Томск: ТГАСУ, 2006. - с. 96

37. ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. -5 с.

38. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлоридов в природных и очищенных сточных водах титриметрическим методом с солью серебра РД 33 5.3.04 -96: утв. ком. РФ по водному хозяйству 28.06.96. М., 1996. 15 с.

39. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений содержаний кальция и магния в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом: ПНД Ф 14.1:2.95-97. М.: ИПК Издательство стандартов, 1997. -15 с.

40. ГОСТ 4011-72. Вода нитьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа. Взамен ГОСТ 4011-48; Введ. 01.01.74- без ограничения срока действия. - 10 е.

41. Лаврухина А. К. Аналитическая химия марганца. М.: Наука, 1974. - 220 с.

42. РД 52.24.433-95. Фотометрическое определение кремния с молибдатом аммония в кислой среде для питьевых вод.

43. Мышляева Л. В. Аналитическая химия кремния М.: Наука, 1972. - 210 с.

44. ПНД Ф 14.1:2.4—95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой

45. ПНД Ф 14.1:2.3—95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса. М.: Изд-во стандартов, 2004.

46. ПНД Ф 14.1:2.1—95. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в очищенных сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера. М.: Изд-во стандартов, 2004.

47. ГОСТ 18164-72. Вода питьевая. Методы определения содержания сухого остатка Введен внервые; Введ. 01.01.74- без ограничения срока действия. - 9 с.

48. ГОСТ Р 52029-61. Вода питьевая. Метод определения общей жесткости. М.: Изд-во стандартов, 1961. - 11 с.

49. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-53. Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.

50. ГОСТ 2761-58. Метод определения перманганатной окисляемости в кислой среде.

51. Шварцев С.Л.и др. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода: Система вода-порода в условиях зоны гииергенеза: В 5 т. М.: Изд-во СОО РАН, 2007.-Т.2. -389 с.

52. Патент 2216019 РФ. МКИ7 G01N 31/22, 33/18, 21/78. Способ определения железа в воде / Сериков Л.В., Тропина Е.А., Шиян Л.Н. № 2002121705; заявл. 06.08.2002; опубл. 10.11.2003. -Бюл.№ 31.

53. Ермашова H.A. Геохимия подземных вод зоны активного водообмена Томской области в связи с решением вопросов водоснабжения и охраны: Автореф. дис. к.г.-м.н. -Томск, 1998,- 44с.

54. Смоленцев Ю.К. Пресные подземные воды Западно-Сибирского мегабассейна (формирование и практическое использование): Автореф. дис. докт. г.-м. н. Иркутск, 1996.-50 с.

55. Здвижков М. А. Гидрогеохимия Васюганского болотного массива: Автореф. дис. к. г.-м.н. — Томск, 2005 .— 23 с.

56. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод: Теоретические, прикладные и экологические аспекты М.: Наука, 2004. - 677с.

57. Алексеева М.И., Дзюбо В.А., Алферова Л.И. Формирование состава подземных вод Западно-Сибирского региона и особенности их использования для питьевого водоснабжения // Вестник ТГАСУ. 1989. - №2 3. - С.31-33.

58. ГОСТ 27065-86. Качество вод. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1987.

59. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора М.: Изд-во стандартов, 1985. - 12 с.

60. Методика эколого-гигиенической оценки интегрального качества воды и риска здоровью населения: Утверждена Минздравом РФ 18.01.2002 г. Санкт-Петербург, 2002,- 12 с.

61. Временные методические указания по комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям М.: Госкомгидромет, 1986. - 6 с.

62. Позин С. Г., Амвросьева Т. В., Ключенович В. II. О некоторых направления обеспечения безопасности воды для здоровья населения Республики Беларусь // Военная медицина. 2006. - № 1. - С. 90-93.

63. Татарина О.В. Комплексная оценка степени загрязнения (качества) воды в нормативных документах // Вестник Удмуртского университета. Биология. Науки о Земле. 2009. - Вып. 2. - С. 3-12.

64. Максимов В.Н. Проблемы комплексной оценки качества природных вод (экологические аспекты) // Гидробиол. жур. 1991. - Т. 27. - № 3. - С. 8-13.

65. Балушкина Е.В. Применение интегрального показателя для оценки качества вод по структурным характеристикам донных сообществ // Тр. Зоолог, инст. РАН. 1997. - Т. 272.-С. 266-291.

66. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-Вып. 2.-215 с.

67. Баканов А.И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов // Биол. внутр. вод. 2000.- № 1. - С. 68-82.

68. Беляев С.Д. Использование целевых показателей качества воды при планировании водохозяйственной деятельности // Водное хозяйство России. 2007. - №3. - С. 3-17.

69. Комплексная гигиеническая оценка степени напряженности медико-экологической ситуации различных территорий, обусловленной загрязнением токсикантами среды обитания населения: метод. Рек: Утв. Минздравом РФ 30.07.1997 № 2510/5716-97-32.

70. Моисеенко Т.И. Оценка экологической опасности в условиях загрязнения вод металлами // Водные ресурсы. 1999. - Т. 26. - № 2. - С. 186-197.

71. Кудрявцева Л.П. Оценка качества питьевой воды в г. Апатиты // Водные ресурсы. -1999. Т. 26. - № 6. - С. 735-742.

72. Хубларяп М.Г. Современные водные проблемы России и пути их решения // Водные проблемы на рубеже веков М.: Наука, 1999. С.5-10.

73. Белоусова А.П. Качество подземных вод. Современные подходы к оценке М.: Наука, 2005. - с.339.

74. Воробьева Л.В., Чернова Г.И., Вознесенская Я.А. Региональные проблемы гигиенической безопасности питьевого водоснабжения населения Белгородской области // Вестник СПбГМА имени И.И. Мечникова. 2009. - №1. - с.51-55.

75. М.Г. Хубларяп, Т.М. Моисеенко // Вестник Российской академии наук. Том 79. -2009.-№ 5-с. 403-410

76. Всемирная организация здравоохранения: Руководство по качеству питьевой воды: В 5 т. Женева: ВОЗ, 1993. - Том 1. - 147 с.

77. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М. Минздрав России, 2002. -103 с.

78. Батмангхелидж Ф. Вода для здоровья Минск: Попурри, 2004.

79. Оценка влияния качества питьевой воды на здоровье населения / А.Г. Бубнов, В.И. Гриневич, Т.В. Извекова и др. // Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии: Тезисы межд. конф. Минск, 2005.-С.143 146.

80. Белоконь Л.С. Микроэлементы и здоровье человека // Биология. 1998. - № 45. - С.12-13.

81. Барвиш М.В., Шварц A.A. Оценка микрокомпонентного состава подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2000. - № 5. - С. 467 -473.

82. Стрикаленко T.B. Бадюк U.C. Питьевая вода и здоровье: новый аспект проблемы // Вода и здоровье: Сб.науч.ст Одесса: ОЦНГЭИ. 2002. - С. 165-170.

83. Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов 5-8 групп. Справочник. / Под общ. ред. В.А.Филова. Ленинград: Химия, 1989. - 592 с.

84. Айзман Р.И. Возрастные особенности водно-солевого обмена и функций почек: Авюреф. д. мед. н. М., 1985. -47с.

85. Эколого-геохимические особенности природной среды Томского района и заболеваемость населения / Волков В.Т., Волкова Н.И., Л.П. Рихванов, Сухих Ю.И. -Томск: Тандем-Арт, 2005 г. 212 с.

86. Волкотруб Л.П. Егоров И.М. Питьевая вода Томска: Гигиенический аспект. — Томск, НТЛ, 2003. — 194 с.

87. Полиенко А.К., Бакиров А.Г. Основы кристаллографии и минералогии для урологов- Томск: ТПУ, 2008.- 143 с.

88. Директива 98/83/ЕС Совета от 3 ноября 1998 года, о качестве воды, предназначенной для употребления людьми // www.fsvps.ru.

89. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. -М.: Издательство стандартов, 1982. 7 с. 2.

90. СНиП 2.04.02-84* . Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.- М.: ГП ЦПП, 1996- 128 с.

91. Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84) М: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 128 с.

92. Технические указания по применению высокопроизводительных фильтров с загрузкой из гранитного щебня для обезжелезивания воды. Киев: НИКТИ ГХ, 1976 -24 с.

93. Технические записки по проблемам воды /Справочное пособие фирмы Дегремон- М.: Стройиздат, 1983.- 1064 с.

94. Правдзик Б.К. Курс водоснабжения. С,- Петербург, 1903. - 284 с.

95. Николадзе Г.И. Улучшение качества подземных вод. М.: Стройиздат, 1987. -240 с.

96. Мамонтов К.А. Обезжелезивание воды в напорных установках. М.: Стройиздат, 1964. -94 с.

97. Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. М.: Стройиздат, 1975. -176 с.

98. Шевелев Ф.А., Орлов Г.А. Водоснабжение больших городов зарубежных стран -М.: Стройиздат, 1987.-351 с.

99. Новиков В.К., Михайлова Э.М. Методы очистки природных вод от соединений марганца, железа и других загрязняющих веществ: Обзорная информация. М.: Институт экономики ЖКХ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1990. - 52 с.

100. Hallberg R.O., Martinell R. Vyredox in-sity purification of ground water. J. Ground water. Vol. 4 , 2, 1976.

101. Martinell R. Controlled water treatment in the soil in-situ removal of iron and manganese according to the Vyredox method. Paris, IWSA, 1980.

102. Кульский JI. А. Основы химии и технологии воды. -Киев: Наукова думка, 1991. -568 с.

103. Румянцева Л.П. Брызгальные установки при обезжелезивании воды. М.: Стройиздат, 1976. - 180 с.

104. Алексеев B.C., Коммунар Г.М., Тесля В.Г. и др. Опыт внутрипластовой очистки подземных вод от железа // Водоснабжение и санитарная техника. 1989. - № 5. - С. 14 - 15.

105. Коммунар Г.М., Тесля В.Г., Середкина Е.В. Внутрипластовая очистка подземных вод от железа // Сооруж . и эксплуатация водозаборов подземных вод: Матер, семинара. -М„ 1987.-с. 124-127.

106. Rook J. Haloforms in drinking water // J. Amer. Water Works Assoc.- 1976.-Vol. 68.-N3.-P. 168 172.

107. Tomita M., Monabe H., Honma K., Hamada A. Chlorinated organics produced by chlorination of natural water // J. Pharmacobiol. Dynamics.- 1981.- Vol. 4.-N 5.- P. 559 570.

108. Mochida K., Yamasaki M. Toxicity of halomethanes to cultured human and monkey cells // Bull. Environm. Contam. Toxicol.- 1984,- Vol. 33,- N 3.- P. 253-256.

109. Bowman F.G.,Borzelleka F.G.,Munson A.E. The toxicity of some halomethanes in mice//Toxicol. Appl. Pharmacol.- 1978.-Vol. 44/1.- P. 213-215.

110. Deinzer M., Schaumburg Т., Klein Т. Environmental health sciences center task force review on halogenated organics in drinking water // Environm. Health Perspect.- 1978.- Vol. 24.- P. 209-239.

111. Rool H.G., Van Kreigl C.F. Formation and removal mutagenic activity during drinking water preparation// Water Res.- 1984.-Vol. 18.- P. 1011-1016.

112. Левченко Ю.В., Левченко В.Ф. Электроимпульсный способ очистки воды. Патент RU №2220110 (13), 2003 г.

113. Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. М.: Стройиздат, 1974 -160 с.

114. Шевченко М.А. Гончарук В.В., Кежнер Б.К. Реакции озонирования в водных растворах // Химия и технология воды. 1987. - Т. 9. - №4. - С. 334 - 345.

115. Пискарев И.М. Модель реакций при коронном разряде в системе 02 (г)-Н20 // Журнал физической химии. 2000. - Т. 74. - №3. - С. 546-551.

116. Shin, D. N., Park C.W., Hahn J.W., Detection of OH(A2S+) and O('D) emission spectrum generated in a pulsed corona plasma // Bull. Korean Chem. Soc. 2000. - Vol. 21. -No. 2.-P. 228-232.

117. Urashima K., Chang J.S. Removal of volatile organic compounds from airstreams and industrial flue gases by non-thermal plasma technology // IEEE Trans. Dielect. & Elect. Insulation. 2000. - V. 7. - P. 602-614.

118. Hoeben W.F.L.M. Pulsed corona-induced degradation of organic materials in water: PhD thesis. TU Eindhoven, 2000. - 164 p.

119. Чайковский Г.П. Умягчение воды на железнодорожных предприятиях: Методическое пособие. Хабаровск: ДВГАПС, 1996. - 31 с.

120. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод: Пособие для инженеров. -М.: Издательство литературы по строительству, 1971 579 с.

121. Николадзе Г.И. Обработка подземных вод хозяйственно-питьевого водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 1999. - №5. - С.2-4.

122. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. -Киев: Р1аукова думка, 1980.-560 с.

123. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод М.: Высшая школа, 1987. -432 с.

124. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка М.: МГУ, 1996. - 680 с.

125. Правдзик Б.К. Курс водоснабжения С.- Петербург, 1993. - 284 с.

126. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977. - 638 с.

127. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Гетманцев С.В. Коагуляция в технологии очистки природных вод. М.: Стойиздат, 2005.- 576 с.

128. Крылов Г. В., Шиблева J1. Г., Демидович В. Н., Макаров В. В. Проблемы подготовки качественной питьевой воды из подземных и поверхностных водоисточников // СтройПРОФИль. 2003. - № 7. - С. 29-36.

129. Шантарин В.Д., Завьялов В.В. Оптимизация электрокоагуляционной очистки воды // Проблемы рационального использования и охраны природных ресурсов. М.: ВИНИТИ, 2003. - №5. - С. 62-85.

130. Строкач П.П., Слипченко В.А., Кульский JI.A., Белая В.П. Исследование процесса очистки воды в электролизере с алюминиевым анодом // Электронная обработка материалов. 1973. — № 4. -С. 41-45.

131. Патент 2136600 РФ. МКИ6 C02F 1/46, 7/00. Реактор и способ очистки воды / С.Г. Боев, В.М. Муратов, Н.П. Поляков, H.A. Яворовский // Заяв. 16.12.97; Опубл. 10.09.99. Бюл. № 25. 4 с.

132. Корнев Я.И. Обработка воды импульсными разрядами в водо-воздушном потоке: Автореф. дис. канд. тех. наук. Томск, 2005. - 26 с.

133. Мокиенко A.B. Дезинфекция воды и системы водоснабжения на морских судах (обзор) // Гиг. и сан. 1992. - №3. - С. 6-8.

134. Рязанов Н.Д., Перевязкина E.H. Действие обеззараживающих факторов импульсного электрического разряда в воде // Электронная обработка материалов.— 1984.-№2.-С. 43 -45.

135. Коликов В.А., Курочкин В.Е., Панина Л.К., Рутберг А.Ф и др. Пролонгированная микробная устойчивость воды, обработанной импульсными электрическими разрядами // Журнал технической физики. 2007. - Т.77. - №. 2. - С. 118-125.

136. Громогласов A.A., Копылов A.C., Пильщиков А.П. Водоподготовка. Процессы и аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с.

137. Тропина Е.А. Аппаратурно-технологическая система получения питьевой воды из подземных источников Западно-Сибирского региона: Автореф. к.т.н. Томск: ТПУ, 2007.-20 с.

138. Сериков Л.В., Шиян Л.Н., Тропина Е.А., Видяйкина Н.В., Фриммел Ф.Х., Метревели Г., Делай М. Коллоидные системы подземных вод Западно-Сибирского региона // Известия ТПУ. 2006. - Т. 309. - № 6. -С. 27-31.

139. Лепинь Л.К. Вопросы окисления металлов в воде и водных растворах // Изв. АН Латв. ССР: Серия химическая. 1981. - № 1.- С. 38-43.

140. Лукашевич О.Д. Геоэкологическая безопасность питьевого водопользования в Верхнем и Среднем Приобье : Автореф.дис. д.т.н., Томск: ТГАСУ, 2007. - С. 45.

141. Писаренко О.И., Лунина М.А. Исследование состава высокодисперсных частиц железа и олова, полученных электроконденсационным методом // Коллоидный журнал. Вып.37. - № 5. - с. 1003 - 1005.

142. Скорчеллетти В.В. Теоретические основы коррозии металлов Л.: Химия, 1973. -264 с.

143. Справочник химика: В 3 т. М.: Химия, 1972. Т.З. - 764 с.

Информация о работе

Видяйкина, Наталья Викторовна
кандидата геолого-минералогических наук
Томск, 2010
ВАК 25.00.36

Диссертация

Обеспечение экологической безопасности при использовании сельским населением подземных вод для питьевых целей - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы