Среди факторов, влияющих на здоровье населения, кроме социально-экономических, большую роль играет состояние окружающей среды, в том числе качество питьевой воды [1, 2]. Обеспечение населения доброкачественной питьевой водой является важнейшим направлением социально- экономического развития России [3, 4]. Использование питьевой воды из подземных водоисточников, по сравнению с поверхностными, предпочтительнее при выборе источников для централизованного хозяйственно- питьевого водоснабжения [5–7]. Это связанно с тем, что подземные водоисточники характеризуются более стабильным химическим составом, высокой степенью защищенности от бактериального загрязнения и высокими показателями качества по органолептическим параметрам [8, 9]. В то же время в подземных водах может наблюдаться превышение допустимых концентраций химических веществ, что связанно с особенностями пород, формирующих водоносный горизонт [10, 11]. В Рязанской области в большинстве районов для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения используются воды подземных водоносных горизонтов [12–15]. Таким образом, необходимость подтверждения пригодности использования подземных вод в качестве источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения особенно актуальна. Целью исследования было дать сравнительную характеристику химического состава воды подземных водоисточников, используемых для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в районах Рязанской области, а также провести сравнительный анализ частоты использования отдельных водоносных горизонтов и распределения артезианских скважин по глубине и срокам эксплуатации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом исследования служили данные о качестве воды водоносных горизонтов Рязанской области. Отбор проб проводили из каждой скважины совместно с ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области» один раз в сезон в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [14] в период с 2010 по 2015 годы. Пробы воды исследовали на базе санитарно-химической лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области». С помощью метода сравнительного анализа изучали санитарно-химические показатели проб воды (содержание железа, сульфатов, ионов аммония), а также эксплуатационные характеристики скважин (глубину, срок эксплуатации). Результаты обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием компьютерной программы Statistica 6.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На сегодняшний день в области функционирует 291 скважина в различных горизонтах. При этом на долю Каширского и Озерско-Хованского водоносных горизонтов приходится 30,7 и 27,3% от общего их числа. Несколько реже используются Окско-Тарусский и Подольско-Мячковский водоносные горизонты, доля скважин в них составляет 21 и 18,9% соответственно. Реже всего в качестве подземного источника водоснабжения задействован Касимовский водоносный горизонт, на его долю приходится всего 2,1% скважин.
Существенным фактором, определяющим качество питьевой воды, является глубина забора подземных вод. Нами был проведен анализ структуры эксплуатируемых артезианских скважин в Рязанской области в зависимости от их глубины. Полученные данные свидетельствуют, что почти две трети действующих скважин в Рязанской области имеют глубину более 150 м, каждая четвертая скважина пробурена на 100–150 м и только из 15% скважин осуществляют водозабор с глубины до 100 м (рисунок).
Максимальные (более 100 м) глубины скважин характерны для Озерско-Хованского и Касимовского водоносных горизонтов, удельный вес скважин данных водоносных горизонтов составил соответственно 64 и 66% от общего числа скважин каждого горизонта. Глубины скважин до 50 м характерны для Окско-Тарусского водоносного горизонта, на их долю приходится 47,8%.

Для прогнозирования санитарного состояния скважин и качества воды водоносных горизонтов важное значение имеет срок эксплуатации скважин. Рекомендуемый срок службы артезианских скважин составляет 25 лет [13]. Проведенный нами анализ длительности эксплуатации по горизонтам показал, что в Рязанской области для водоснабжения населенных пунктов используются скважины, эксплуатируемые от 26 до 50 лет, и их доля составила более 60% (табл. 1). Примерно каждая четвертая скважина эксплуатируется более 50 лет, тогда как на долю скважин со сроком эксплуатации до 25 лет приходится 14,8%.
Выявленная закономерность характерна для большинства водоносных горизонтов, за исключением Касимовского, две трети скважин которого эксплуатируются 25 лет, тогда как остальные имеют срок службы 26–50 лет.

При анализе химического состава подземных вод установлено, что общая минерализация колебалась от 0,2 до 0,9 г/л. В Озерско-Хованском, Окско-Тарусском и Подольско-Мячковском водоносных горизонтах выявлены достоверные статистические различия по содержанию некоторых химических веществ. В частности, содержание железа в Озерско-Хованском водоносном горизонте составляет в среднем 0,7 мг/л (р ≥ 0,05), что не соответствует требованиям ГН 2.1.5.1315-03 (0,3 мг/л), при этом процент нестандартных проб составил 40%, а концентрации данного элемента определялись в пределах от 0,035 до 8,22 мг/л [5]. Среднее содержание ионов аммомния в воде водоносных горизонтов в Окско-Тарусском водоносном горизонте достоверно отличалось от содержания в Каширском, Касимовском и Озерско-Хованском водоносных горизонтах. Необходимо также отметить, что среднее содержание сульфатов в Окско-Тарусском водоносном горизонте отличалось от средних значений в других водоносных горизонтах и составило 113,9 мг/л (р ≥ 0,05), при этом минимальная концентрация равнялась 0,3 мг/л, а максимальная достигала 810 мг/л. Достоверных статистически значимых различий не наблюдалось по таким веществам, как фториды, магний, марганец, бром, бериллий, хлориды.
По содержанию железа, сульфатов и ионов аммония в воде скважин водоносные горизонты имеют существенные различия (табл. 2).
Подольско-Мячковский и Озерско-Хованский водоносные горизонты характеризуются более высоким содержанием сульфатов по сравнению с другими водоносными горизонтами. Необходимо также отметить, что среднее содержание ионов аммония в Окско-Тарусском водоносном горизонте было выше средней концентрации по сравнению с другими водоносными горизонтами.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

На территории Рязанской области используются воды Московского артезианского бассейна, представленные в основном каменноугольным и верхнедевонским водоносными слоями. Большая часть водоносных горизонтов Рязанской области принадлежит к каменноугольному комплексу. Воды горизонтов, которые рассматривались в данной работе, образованы при просачивании и выщелачивании гипсовых пород, поэтому состав вод в основном сульфатно-кальциевый.
Исследования показали, что пробы воды горизонтов, представленных на территории Рязанской области, имеют различия по химическому составу, обусловленные условиями их формирования [1]. Так, Озерско-Хованский водоносный горизонт отличается повышенным содержанием железа, средняя концентрация которого в воде артезианских скважин составляет 0,7 мг/л, существенно превышая аналогичные показатели в воде артезианских скважин других горизонтов (р < 0,05), и не соответствует требованиям ГН 2.1.5.1315-03 (0,3 мг/л) в 40% проб. Значительная доля проб воды с высоким содержанием Fe²⁺ свидетельствует о необходимости разработки мероприятий по обезжелезиванию вод этих артезианских скважин при их использовании для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Артезианские воды Озерско-Хованского и Подольско-Мячковского горизонтов характеризуются более высоким содержанием сульфатов (125,1 и 113,9 мг/л соответственно) по сравнению с другими водоносными горизонтами, что вполне объясняется гидрогеологическими особенностями формирования этих подземных вод и процессов выщелачивания гипсовых пород при фильтрации [2]. Обращает на себя внимание тот факт, что воды Окско-Тарусского водоносного горизонта отличаются наиболее высокими (0,6 мг/л) средними концентрациями ионов аммония (р < 0,05). Следует отметить, что наличие ионов аммония не характерно для вод этого горизонта, может рассматриваться как косвенный показатель органического загрязнения и скорее всего связано с нарушением эксплуатации артезианских скважин [2]. В пользу версии вероятного органического происхождения ионов аммония свидетельствует тот факт, что для данного горизонта характерны более высокий процент артезианских скважин с глубиной до 50 м (р < 0,05), а также большая доля скважин (86,4%) со сроком эксплуатации, превышающим рекомендуемый (25 лет). Несомненно, в менее глубоких артезианских скважинах со значительным сроком эксплуатации повышен риск поверхностного загрязнения. Высокий процент применения для водоснабжения населенных пунктов области артезианских скважин с длительным сроком эксплуатации (более 25 лет) свидетельствует о необходимости разработки перспективного плана по обновлению этих скважин [16–18].

ВЫВОДЫ

В Рязанской области для целей централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения чаще всего используют подземные воды Озерско-Хованского и Каширского водоносных горизонтов. Наиболее глубокие скважины (100 м и более) преобладают в Касимовском и Подольско-Мячковском водоносных горизонтах. Подольско-Мячковский водоносный горизонт характеризуется наибольшей долей артезианских скважин со сроком эксплуатации 50 лет и более. Водоносные горизонты различаются по максимальному содержанию отдельных химических веществ: Подольско-Мячковский и Озерско-Хованский — сульфатов, Озерско-Хованский — железа (Fe²⁺), а Окско-Тарусский — ионов аммония. Артезианские воды Озерско-Хованского водоносного горизонта в пределах Рязанской области часто не соответствуют требованиям ГН 2.1.5.1315-03 по содержанию железа (в норме 0,3 мг/л) и требуют дополнительного обезжелезивания. Безусловно, ограниченное количество веществ, концентрации которых контролировались в воде артезианских скважин, и произвольный график отбора проб создают ряд неопределенностей в выполненном сравнительном анализе. С учетом этого представляется целесообразным провести отдельное исследование артезианских вод сравниваемых горизонтов на предмет содержания фтора и молибдена. В целом, выполненные исследования свидетельствуют о необходимости проведения анализа качества воды из водоносных горизонтов, различающихся по содержанию химических веществ, и мероприятий по ее улучшению, в частности аэрации для снижения концентрации Fe²⁺, а также разработки перспективного плана по обновлению скважин.