В.В. Зайцев ¹, Н.І. Рублевська ¹, В.Д. Рублевський ²

¹ Державний заклад «Дніпропетровська медична академія Міністерства охорони здоров’я України», м. Дніпро, Україна

² Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, м. Дніпро, Україна

РЕЗЮМЕ. Понад 80 % населення України забезпечується питною водою за рахунок поверхневих водозаборів, для знезараження води яких, як правило, застосовується скраплений хлор. При застосуванні такого методу знезараження внаслідок взаємодії органічних речовин з хлором утворюються хлорорганічні сполуки (ХОС), серед яких переважають тригалометани (ТГМ), а серед останніх 60–90 % вмісту становить хлороформ. З січня 2015 року в Україні діє гігієнічний норматив хлороформу у водопровідній воді та обґрунтовано обов'язкову програму щоденного контролю за вмістом хлороформу під час хлорування води, тому виникла необхідність пошуку нетрудомістких, економічно доступних для використання методів визначення хлороформу в хлорованій водопровідній воді.

Ключові слова: питна водопровідна вода, хлорорганічні сполуки, хлороформ, перманганатна окиснюваність.

Вступ. Понад 4/5 населення України забезпечується питною водою за рахунок поверхневих водозаборів, для знезараження води яких у 85%: застосовується хлорвмісні сполуки. При хлоруванні води поверхневих водозаборів (насамперед річок) внаслідок хімічної взаємодії органічних речовин з іоном гіпохлориду утворюються чисельні хлорорганічні сполуки (ХОС), серед яких переважну частину становить хлороформ. Згідно з Державними санітарними нормами і правилами 2.2.4.17110 «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» на водопроводах, де проводиться хлорування води, у питній воді повинно систематично визначатися концентрація хлороформу, для чого необхідні сучасні, достовірні методи визначення хлороформу у хлорованій питній воді.

Найпоширеніший спосіб визначення рівня хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді [1] базується на хімічному аналізі проби води методом газової хроматографії за допомогою сучасного високоточного газового хроматографа. Пробу води поміщають до термостату в герметично замкнутому просторі та аналізують газову фазу газохроматографічним методом з використанням детектора електронного захоплення.

Недоліком способу є необхідність застосування спеціального приладу — газового хроматографа та іншого обладнання, яке відсутнє у переважній більшості виробничих лабораторій водоочисних споруд, тому є економічно недоступним та трудомістким для більшості водопроводів України, що не дозволяє його широко використовувати з метою оцінки та прогнозування безпечності питної води за вмістом хлороформу.

Мета роботи. Підвищити достовірність та оперативність способу визначення рівня хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді та запропонувати метод визначення хлороформу шляхом регресійного аналізу окремих показників якості питної води, які пов’язані з вмістом хлороформу у питній воді.

Об’єкт та методи дослідження. В якості «основних» або експериментальних об’єктів було обрано питну хлоровану водопровідну воду КП «Аульський водовід» та КП «Дніпроводоканал» (Дніпропетровська область). Обробка отриманих даних проводилась з використанням пакету програм Statistica v6.1 (StatSoft Inc., США), ліцензійний номер AJAR909E415822FA.

Результати дослідження та їх обговорення. За нашими попередніми дослідженнями виявлені систематичні перевищення рівня хлороформу у питній хлорованій водій, що подається населенню міст Дніпро та Кам’янське [2]. На вказаних водопроводах відсутні прилади для визначення хлороформу у воді, внаслідок чого щомісячно проби доставляються у відповідні лабораторні структури МОЗ України. Результати досліджень отримуються із суттєвим запізненням та після оплати аналізів. Виникає необхідність більш оперативного одержання результатів досліджень вмісту хлороформу у питній воді. Нами проаналізовані протоколи вимірювань вмісту хлороформу у питній воді, а також показники рівня забарвленості та окиснюваності у воді вододжерела (р. Дніпро) та питній воді на виході до розподільної мережі. На підставі результатів проведеного регресійного аналізу запропоновано двофакторну модель для непрямого встановлення рівня хлороформу у хлорованій питній воді:

Y= Ι+З · a + ΠΟ · b + Рік · c,

де: Y – вміст хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді, мкг/дм³;

З – забарвленість у воді вододжерела, град;

ПО – перманганатна окиснюваність води вододжерела, мг/дм³;

Рік – річний тренд (дві останні цифри поточного року);

І, а, в, с – коефіцієнти регресії, зокрема, І = 78,17 мкг/дм³; а = 0,706 мкг/дм³/град; в = – 4,04 мкг/дм³/^мг/дм³; с = 2,311 мкг/дм³.

Наявність хлорорганічних сполук у питній воді, насамперед хлороформу, пов'язана із присутністю природних органічних сполук -гумінових і фульвокислот. Останні визначають рівень забарвленості та значною мірою її перманганатну окиснюваність. Тому вміст хлороформу безпосередньо залежить від величин забарвленості та перманганатної окиснюваності — інтегрального показника органічного забруднення води. Проведено кореляційно-регресійний аналіз масиву фактичних показників органічного забруднення води із р. Дніпро на водозаборі КП «Аульський водовід» (забарвленість, перманганатна окиснюваність) і вмісту хлороформу у хлорованій питній воді. За допомогою спеціального обладнання в динаміці за 2002–2015 рр. (загальна кількість спостережень 158) встановлено наявність прямого кореляційного зв’язку між концентрацією хлороформу у питній воді і показниками забарвленості та окиснюваності. Крім того, встановлено тенденцію до щорічного збільшення рівня забарвленості та перманганатної окиснюваності води, що свідчить про наявність інших неврахованих факторів або річного тренду у змінах цих показників. Перевагою запропонованої корисної моделі є економічна доступність та точність визначення хлороформу у хлорованій питній воді без проведення додаткових хімічних досліджень, що дозволяє його широко використовувати на водопроводах з метою оцінки та прогнозування безпечності питної води.

Результати проведених досліджень свідчать, що чим вищою є величина перманганатної окиснюваності та забарвленості у воді вододжерела господарчо-питного водопостачання, тим достовірно (р<0,05) вищий вміст хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді. Рівень значущості коефіцієнтів регресії за критерієм Стьюдента становить p<0,001. Адекватність моделі оцінювали за критерієм Фішера (F): F=22,09, p<0,001.

Спосіб визначення вмісту хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді здійснюється такій чином. Спочатку інструментально визначають рівні забарвленості та перманганатної окиснюваності у воді джерела питного водопостачання. Згідно з ГОСТ 335174. «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности» забарвленість визначається фотометричним методом шляхом порівняння кольору води зі стандартною шкалою. Згідно з ГОСТ 23268.12–91. «Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Метод определения перманганатной окисляемости» окиснюваність визначається титриметричним методом. Отримані значення підставляють в формулу Y= І+З · а + ПО  · в + Рік · с, де: Y – вміст хлороформу у питній хлорованій водопровідній воді, мкг/дм³; З – забарвленість у воді вододжерела, град; ПО – перманганатна окиснюваність води вододжерела, мг/дм³; Рік – часовий (річний) тренд (дві останні цифри поточного року); І, а, в, с – коефіцієнти регресії. Коефіцієнт І=78,17 мкг/дм³ характеризує постійну величину вмісту хлороформу у питній воді; коефіцієнти а=0,706 мкг/дм³/град і в= –4,04 мкг/дм³/·мг/дм³ показують на скільки одиниць зміниться вміст хлороформу (мкг/дм³) при відповідній зміні показника забарвленості води вододжерела на 1 град. і показника окиснюваності води на 1 мг/дм³. Коефіцієнт с=2,311 мкг/дм³, помножений на дві останні цифри року здійснення розрахунків, показує зміни вмісту хлороформу під впливом інших неврахованих факторів.

Отриманий результат являє собою прогнозовану концентрацію хлороформу у питній воді.

Приклад 1. Рівень забарвленості та перманганатної окиснюваності у воді р. Дніпро на водозаборі КП «Аульський водовід» у жовтні 2012 року становив 42,1 градуса та 10 мг/дм³ відповідно. За розрахунком відповідно пропонованого способу концентрація хлороформу у питній хлорованій воді повинна становити 95,22 мкг/дм³. При хроматографічному визначенні у тій же пробі питної води концентрація хлороформу склала 97 мкг/дм³, що збігається з його прогнозованою концентрацію з точністю – 1,8 %, що свідчить про достовірність нового методу у порівнянні з прототипом за умов відсутності можливості визначати вміст хлороформу хроматографічним методом, що значно спрощує та здешевлює відповідні дослідження.

Приклад 2. Рівень забарвленості та перманганатної окиснюваності у воді р. Дніпро на водозаборі КП «Аульський водовід» у квітні 2015 року становив 36,3 градуса та 11,3 мг/дм³ відповідно. За розрахунками концентрація хлороформу у питній хлорованій воді повинна становити 92,81 мкг/дм³. При хроматографічному визначенні у тій же пробі питної води концентрація хлороформу становила 96,9 мкг/дм³, що збігається з його прогнозованою концентрацію з точністю – 4,2 %. Зазначене свідчить про достовірність нового методу у порівнянні з прототипом за умов відсутності можливості визначати вміст хлороформу хроматографічним методом, що значно спрощує та здешевлює відповідні дослідження.

Висновки

1. Вміст хлороформу залежить від величини інтегрального показника органічного забруднення води — перманганатної окиснюваності.

2. Чим вище величина перманганатної окиснюваності у питній хлорованій воді, тим достовірно (р<0,05) вищим є вміст хлороформу.

3. Метод непрямого визначення рівня хлороформу у хлорованій питній воді за допомогою рівня перманганатної окиснюваності є простим, достовірним та оперативним у порівнянні з прототипом в умовах відсутності можливості визначення хімічного складу води, можливості визначення рівня хлороформу у будь-якій точці водорозподільної мережі, що зменшує вартість досліджень та відповідно питної води для населення.

Перспективи подальших досліджень. Планується розробити технічні та технологічні заходи щодо зменшення рівня ХОС у питній хлорованій воді, що споживається міським населенням.

ЛІТЕРАТУРА

1. Gas chromatographic determination of trihalomethanes (chloroform) in water: method. reference number 0052–98 (№ 2, 01.02.1999). — K .: Ministry of Health of Ukraine, 1999. — 9 p.

2. Зайцев В.В. Гігієнічна оцінка вмісту хлорорганічних сполук у питній воді групового водопроводу з поверхневого водозабору / В.В. Зайцев, Н.І. Рублевська, Н.О. Курбатова // Збірник праць співробітників НМАПО імені П.Л. Шупика. — Випуск № 24 (3). — К., 2015. — C. 441–447.

3. Prokopov V.O. Organochlorine compounds in drinking water: factors and conditions of their formation / B.O. Prokopov, G.V. Chichkovska, V.O. Zorina // Environment and health. — 2004. — № 2 (29). — P.70–73.

REFERENCES

1. Gas chromatographic determination of trihalomethanes (chloroform) in water: method. reference number 0052-98 (No. 2, 01.02.1999). ‒ K.: Ministry of Health of Ukraine, 1999. – 9 p.

2. Zaitsev V. V. Hygienic assessment of the content of organochlorine compounds in drinking water of a group water supply from a surface water intake / V. V. Zaitsev, N. I. Rublevska, N. O. Kurbatova // Collected papers of staff members of the National Academy of Post-Graduate Education named after P. L. Shupyk. – Edition No. 24 (3). – K., 2015. – P. 441–447.

3. Prokopov V.O. Organochlorine compounds in drinking water: factors and conditions of their formation / B.O. Prokopov, G.V. Chichkovska, V.O. Zorina // Environment and health. – 2004. – No. 2 (29). – P. 70–73.

Надійшла до редакції 11.06.2018 р.