please click View--> character encoding --> cyillic or pdf version here
УДК 556.114:576.63+546.76
Содержание хлорорганических соединений в водотоках г. Киева
Курило С.М. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
Хоффманн М. Центр экологического мониторинга Украины
Куницкая А. А. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
Вступление. Изучению и оценке различных составляющих экологического состояния водных объектов г. Киева и прилегающих к нему территорий в последнее время уделяется большое внимание. В частности, это касается гидрохимического режима, эколого-санитарных и токсикологических показателей малых рек и озер г. Киева, а также р. Днепр как одного из основных источников питьевого водоснабжения. Для целого ряда малых рек были выполнены экологические оценки качества воды по нормативным методикам [1].
В нашей статье основное внимание уделяется исследованию содержания в водных объектах г. Киева различных хлорорганических соединений. Для интегрального определения их концентрации использовался метод адсорбции хлорорганических соединений (АОХ). Это обусловлено тем, что целый ряд нелетучих галогенпроизводных не может быть определен с помощью стандартного газохроматографического анализа. К примеру, только 4% хлорорганических соединений обнаруженных в воде р. Рейн методом АОХ были определены газохроматографическим методом анализа [2].
В качестве объекта исследований были выбраны реки Нивка, Сырец, Лыбидь, Вита, Дарница и Днепр.
Общая характеристика хлорорганических соединений. Широкое использование достижений химии органического синтеза привело к созданию целого ряда синтетических органических веществ, для которых не существовало природных аналогов. Многие из этих синтетических хлорорганических соединений, характеризующихся большой устойчивостью, нашли широкое применение в современной промышленности и сельском хозяйстве. В списке Европейского сообщества среди 129 потенциально опасных веществ находится 118 органических соединений [3].
Наиболее опасными из них являются диоксины, которые возникают при синтезе некоторых хлорорганических соединений. В общем, под диоксинами понимают полихлорированные дибензодиоксины и полихлорированые дибензофураны. Полихлорбифенилы образуют другую группу хлорированных соединений, которые в свою очередь в небольших количествах содержат те же диоксины.
Пестициды также относятся к органическим синтезированным соединениям и широко используются в сельском хозяйстве для защиты растений от различных вредителей и болезней. Классификация существующих пестицидов и их химические свойства хорошо описаны в специальной литературе [4].
В процессе водоподготовки при хлорировании воды могут образовываться целый ряд легких хлорорганических соединений – например тригалогенметаны. Исследования причин этого явления привело к обнаружению в природных водах целого ряда схожих соединений - трихлорэтана, тетрахлорэтана, дихлорэтана, хлороформа и т.п. [3].
Методика определения валового содержания хлорорганических соединений (АОХ). Определение общего содержания хлорорганических соединений (ХОС) методом адсорбции органических галогенпроизводных проводят по следующей схеме:
1) отбор пробы воды;
2) подкисление пробы раствором азотной кислоты до рН = 2 (для прекращения биохимической активности микроорганизмов);
3) перемешивание пробы воды с раствором КNO3 и активированным углем в течении 2-х часов;
4) фильтрация пробы через мембранный фильтр;
5) сжигание фильтра и слоя активированного угля;
6) непосредственное определение количества адсорбированных хлорорганических соединений.
Более детальная методика определения приведена в [5].
В Украине определение валового содержания хлорорганических соединений методом АОХ практически не выполняется. Соответственно не установлены предельно допустимые концентрации по этому параметру. В странах Европейского Союза на сегодняшний день приняты следующие “пороговые” концентрации. Например, в Германии водные объекты с величиной параметра АОХ менее 25 мкг/л классифицируются как “условно чистые”, 25-50 мкг/л как загрязненные, более 100 мкг/л – очень загрязненные [6]. В Нидерландах безопасной величиной параметра АОХ для питьевой воды считается 5 мкг/л.
Следует отметить, что метод АОХ не отражает полного набора присутствующих хлорорганических соединений. Он позволяет определить лишь те, которые способны адсорбироваться активированным углем.
Результаты исследований. Выполненный на протяжении 1998-2000 гг. отбор проб воды в ряде малых водотоков г. Киева а также р. Днепр и проведенное определение содержания в них хлорорганических соединений позволили получить представление распространении этого вида загрязнителей на исследуемой территории. В целом проведенные мониторинговые исследования зафиксировали следующие результаты.
Малые водотоки. Наибольшие концентрации хлорорганических соединений были зафиксированы в реках Лыбидь и Сырец (рис 1). В р. Лыбидь на протяжении мониторингового периода концентрации изменялись в пределах 38-151 мкг/л. Средняя концентрация составила 102 мкг/л. Для р. Сырец диапазон изменения концентраций составил 55-197 мкг/л. Средняя концентрация составила 105 мкг/л. Схожая ситуация наблюдалась и на р. Дарница. Концентрации хлорорганических соединений изменялись в пределах 40-125 мкг/л, при среднем значении 81 мкг/л. Несколько более низкие величины параметра АОХ зафиксированы для рек Нивка и Вита. В первом случае концентрации изменялись в пределах 21-72 мкг/л (средняя – 40мкг/л ), во втором предел изменений составлял 15-72 мкг/л (средняя – 32мкг/л ).
Приведенные результаты свидетельствуют о том, что все исследуемые водотоки в большей или меньшей мере загрязнены хлорорганическими соединениями. Величина загрязненности, очевидно, напрямую зависит от степени антропогенной нагрузки на территорию водосбора. Например, для рек Лыбидь и Сырец (где зафиксированы максимальные концентрации хлорорганических соединений) процент урбанизированности водосборов составляет 80,4 % и 57% соответственно. К тому же на данный момент эти водотоки фактически представляют собой накопители промышленных и коммунально-бытовых вод. Для них, по некоторым оценкам [1], одним из основных источников техногенного загрязнения являются предприятия химической промышленности и приборостроения, где хлорорганические соединения находят широкое применение.
Несколько более благоприятная ситуация характерна для рек Нивка и Вита. Водосборные площади этих водотоков в меньшей мере подвержены антропогенному влиянию. Коэффициенты урбанизированости водосборов для них составляют 31% и 11,5% соответственно[1]. С другой стороны, разница в концентрациях хлорорганических соединений может объясняться преобладанием различных генетических составляющих стока для различных водотоков. Хотя и для этих рек в ряде случаев содержание хлорорганических соединений превышало принятые в Европейском сообществе нормативные показатели, несмотря на невысокие средние концентрации.
Высокое содержание хлорорганических соединений в исследуемых водотоках вызывает беспокойство по той причине, что все они являются притоками различных порядков р. Днепр. Которая в свою очередь является одним из основных источников водоснабжения для значительной территории Украины.
|
|
Рис.1 Минимальные и максимальные концентрации хлорорганических соединений в водных объектах г. Киева (мкг/л).
Определенный интерес представляет количественная оценка выносимых с территорий водосборов хлорорганических соединений. Для расчетов использовались данные по среднемноголетнему стоку, а также средние и экстремальные значения концентраций ХОС в воде малых водотоков. Результаты приведены в таблице 1. Их следует считать довольно приблизительными, так как определение концентраций ХОС проводилось не регулярно. А при пробоотборе не производилось измерение расходов воды. Величины водного стока малых водотоков приведены по данным [7].
Таблица.1 Количественная оценка выноса хлорорганических соединений с водосборов малых рек г. Киева
|
Река/ параметр
|
Куда впадает |
Средний многолетний сток,млн.м3 |
Rмин,кг |
Rср,кг |
Rмакс,кг |
|
Нивка |
р. Ирпень |
5,40 |
113,4 |
216 |
389 |
|
Сырець |
р. Днепр |
1,39 |
76 |
146 |
274 |
|
Дарница |
оз. Тельбин |
8,52 |
341 |
690 |
1065 |
|
Лыбидь |
р. Днепр |
3,76 |
143 |
385 |
568 |
|
Вита |
р. Днепр |
18,3 |
92 |
593 |
1320 |
Реки Днепр и Десна. Определение концентраций хлорорганических соединений в пробах воды отобранных в р. Днепр и устье р. Десна на протяжении 1998-2000 гг. показало значительное загрязнение реки. В трех из восьми отобранных проб зафиксирована концентрация хлорорганических соединений в пределах 138-160 мкг/л. В остальных случаях содержание хлорорганики колебалось в пределах 22-48 мкг/л. Средняя концентрация за три года составила 75 мкг/л. В месте впадения Десны в Днепр валовое содержание хлорорганических соединений изменялось в пределах 15-167 мкг/л. Здесь следует отметить, что максимальные концентрации зафиксированы в 1999-2000 гг., а минимальные в1997 г. Это может быть связано с ростом промышленного производства и, как следствие, увеличением объемов сброса промышленных сточных вод в реку. Либо с увеличением объемов использования хлорсодержащих соединений в коммунальном хозяйстве и быту.
Выводы. Хлорорганические соединения присутствуют в водотоках различного порядка в районе г. Киева в значительных концентрациях. Для сравнения можно привести следующий пример: в воде р. Рейн концентрация хлорорганических соединений, определенных аналогичным методом не превышала в 1990-93 гг. 20 мкг/л. Это создает ряд проблем по нескольким причинам. Во-первых, вода Днепра и Десны используется как источник питьевого водоснабжения г. Киева. При водоподготовке она обрабатывается свободным хлором. Его взаимодействие с растворенными хлорорганическими соединениями может приводить к образований сильно токсичных соединений, например диоксинов. С другой стороны, у нас регулярно проводится контроль содержания только некоторых органических галогенпроизводных, например хлороформа. Большинство веществ этого ряда тяжело детектировать при помощи используемых в Украине методов, и их содержание остается неизвестным.
Наблюдаемые концентрации хлорорганических соединений могут иметь целый ряд негативных последствий, в частности токсические и мутагенные эффекты [8]. А возникающие при этом риски для здоровья населения трудно поддаются количественной оценке. Выполненные исследования показали необходимость проведения более детальных работ в этом направлении. В частности, это касается использования современных аналитических методов и создания регулярных мониторинговых программ.
Список литературы
1.Самойленко В.М., Івашкевич К.О. Поліпшення екологічного стану басейнових геосистем малих річок Києва // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія.- 2005.- т.7.-С.243-251.
2. М. Хоффман, В. Михайленко. Влияние процесса хлорирования на качество питьевой воды в городе Киеве // Химия и технология воды.- 1996.- С.472-479.
3. Сніжко С.І. Оцінка та погнозування якості природних вод.- К.: Ніка-центр, 2001.- 257 с.
4. Хільчевський В.К. Агрогідрохімія.- К.:ВЦ “Київський університет”, 1995.-162 с.
5. German DIN 38409, H.14 (Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser,-Abwasser- und Schlammuntersuchuhg), Beuth Verl. Berlin – 1992.
6. Bundesministerium fuer Umwelt, Naturschuts und Reaktorsicherheit (Hrsg).
Wasserwirtschaft in Deutschland, Teil 2 – Gewaesserguete oberirdischer Binnengewaesser – 2001.- Bonn, 75 p.
7. Бойко О.В., Ободовський О.Г., Хільчевський В.К. Гідрологія річок урбанізованих територій (на прикладі міста Києва) // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія.- 2002.- т.3.-С.97-106.
8. Yamamoto, K., Fukushima, M. and Kuroda, K. Total Organic Halogen: Chemical Pollution Parameters in Urban River Waters // Wat. Sci. Tech.- 1992.-25, № 11.- p. 25-32.
Вміст хлорорганічних сполук у водотоках м. Києва
Курило С.М., Хоффманн М., Куницька О.А.
Наведено узагальнені результати досліджень вмісту хлорорганічних сполук у водотоках м. Києва за період 1998-2000 рр.. Для визначення концентрацій використано метод адсорбції органічних галогенпохідних (АОХ).
Distribution of сhlororganic compounds in the rivers of Kiev
Kurilo S., Hoffmann M., Kynitskaya A.
Chlororganic compounds are by far more widespread in Ukraine as one supposes because
their occurrence is only poorly controlled. This is due to analytical restrictions and design of
monitoring programs. For the here described investigations, the AOX method has been used as a
screening method for measuring the sum of absorbable organic halogens (AOX).