medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-8-757-763sswymjmedlit-3351Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEПодходы к сокращению зон санитарной охраны береговых водозаборов подземных водApproaches to reducing sanitary protection zones of coastal groundwater intakeshttps://orcid.org/0000-0001-5498-076XНикуленковАнтон М.NikulenkovAnton M.noemail@neicon.ruСиндаловскийЛеонид Н.SindalovskiyLeonid N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1629-5435ЕреминГеннадий БорисовичYereminGennadiy B.

Канд. мед. наук, зав. отд. анализа рисков здоровью населения ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья».

e-mail: yeremin45@yandex.ru

 

Head of the Department of health risk analysis North-West Public Health Research Center, Apatity, 184209, Russian Federation.

e-mail: yeremin45@yandex.ru

 

yeremin45@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1778-4465БорисоваДарья C.BorisovaDarya S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8051-097XМозжухинаНаталья А.MozzhukhinaNatal’ya A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1199-9900МeгорскийВладимир В.MegorskiyVladimir V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8624-6452БузиновРоман В.BuzinovRoman V.noemail@neicon.ruСанкт-Петербургское отделение Института геоэкологии РАН имени Е.М. СергееваРоссияSergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of SciencesRussian FederationФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»РоссияNorth-West Public Health Research CenterRussian FederationФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова» Минздрава РоссииРоссияMechnikov North-West State Medical UniversityRussian FederationФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»; Научно-исследовательский центр медико-биологических проблем адаптации человека в Арктике – филиал Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»РоссияNorth-West Public Health Research Center; R&D Center for Human Adaptation in the Arctic «Kola Science Center of Russian Academy of Sciences»Russian Federation2023141020231028757763Copyright © Никуленков А.М., Синдаловский Л.Н., Еремин Г.Б., Борисова Д.C., Мозжухина Н.А., Мeгорский В.В., Бузинов Р.В., 20232023Никуленков А.М., Синдаловский Л.Н., Еремин Г.Б., Борисова Д.C., Мозжухина Н.А., Мeгорский В.В., Бузинов Р.В.Nikulenkov A.M., Sindalovskiy L.N., Yeremin G.B., Borisova D.S., Mozzhukhina N.A., Megorskiy V.V., Buzinov R.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/3351Введение

Введение. В статье рассматривается методика сокращения второго и третьего поясов зон санитарной охраны (ЗСО) на акватории поверхностного водотока для случая берегового водозабора подземных вод. Приведены базовые гидродинамические и геомиграционные аналитические решения, которые позволяют оценить время миграции загрязнения от реки к подземному водозабору и степень разбавления речных вод подземными.

Материалы и методы

Материалы и методы. Рассмотрены нормативно-правовые акты, регулирующие отношения в сфере проектирования и установления ЗСО, проекты ЗСО, литературные источники. Методологическую основу для сокращения ЗСО береговых водозаборов составили гидродинамические и геомиграционные аналитические расчёты, заложенные в программный комплекс АНСДИМАТ.

Результаты

Результаты. При проектировании берегового водозабора подземных вод и разработке проекта ЗCО можно рекомендовать последовательность действий, позволяющую сократить или вовсе уйти от организации ЗCО на поверхностном водотоке. 1. Расположить береговой водозабор подземных вод таким образом, чтобы третий пояс ЗСО не замыкался на поверхностный водоток. 2. Оценить время миграции. Если оно будет больше 400 сут, то можно отказаться от организации второго пояса ЗCО на поверхностном водотоке, а если время миграции загрязнения будет более 25 лет, то можно отказаться и от третьего пояса. 3. Даже при постоянном превышении ПДК в речных водах возможно обосновать такой расход скважины, который не приведёт к превышению ПДК в воде водозабора. 4. Если названные условия выполнить невозможно, необходимо организовывать пояса ЗCО как для подземного водозабора, так и для поверхностного водотока.

Заключение

Заключение. Учёт данных рекомендаций при разработке подземных береговых водозаборов позволяет использовать все преимущества береговых водозаборов и при этом не выводить из хозяйственного использования большие территории.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов:Никуленков А.М. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, написание текста;Синдаловский Л.Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста;Еремин Г.Б. — концепция и дизайн исследования, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;Борисова Д.С., Мозжухина Н.А., Бузинов Р.В. — редактирование;Мигорский В.В. — сбор и обработка материала.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 28.04.2023 / Принята к печати: 07.06.2023 / Опубликована: 09.10.2023

Introduction

Introduction. The article discusses methods to reduce the 2nd and 3rd Sanitary Protection Zones (SPZ) on the surface watercourse for the intake of onshore groundwater. There are presented basic hydrodynamic and geo-migration analytical solutions allowing the estimation the time of the pollution migration from the river to the underground water intake. These basic analytical solutions also estimate the degree of dilution of river waters by groundwater.

Materials and methods

Materials and methods. Laws & Acts regulating relations in the Design and Establishment of SPZ, SPZ Projects & related Scientific References. The methodological basis for reducing the zones of sanitary protection of coastal water intakes was undertaken using the hydrodynamic and geo-migration analytical calculations included within the ANSDIMAT software package.

Results

Results. When designing a coastal groundwater intake and developing a SPZ project, the following sequence of actions are recommended to reduce or completely avoid the management of the SPZ on a surface watercourse: 1. Locate the onshore groundwater intake in such a way that the 3rd belt of the SPZ is not close to the surface watercourse. 2. Estimate the pollution migration time. If it is more than four hundred days, then it is possible to abandon the management of the 2nd zone of the SPZ on the surface watercourse, and if the migration time of the pollution is more than 25 years, then the 3rd belt can also be completely abandoned. 3. Even with a constant excess of MPC (Maximum Permissible Concentration) in river waters, it is still possible to justify such a well flow rate that will not lead to an excess of MPC in water intake. 4. If it is impossible to fulfill the required project conditions, then it is necessary to manage the SPZ belts both for underground water intake and for the surface watercourse.

Conclusion

Conclusion. Our recommendations for developing underground onshore water intakes make it possible to use all the advantages of onshore water intakes, whilst not withdrawing large areas from economic use.

Compliance with ethical standards. The study does not require the submission of a biomedical ethics committee opinion or other documents.

Contribution

Contribution:Nikulenkov A.M. — the concept and design of the study, collection and processing of materials, writing the text;Yeremin G.B. — the concept and design of the study, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article;Sindalovskiy L.N. — the concept and design of the study, collection and processing of materials, writing the text;Megorskiy V.V. — collection and processing of materials;Mozzhukhina N.A., Borisova D.S., Buzinov R.V. — editing.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: April 28, 2023 / Accepted: June 7, 2023 / Published: October 9, 2023

зона санитарной охраны (ЗСО) берегового водозаборасокращение зон санитарной охраныгидродинамические расчётывремя миграции загрязнения от реки к водозаборуSanitary Protection Zones (SPZ) of coastal groundwater intakereduction of SPZ hydrodynamic calculationstime of pollution migration from the river to the water intakeReferencesЕремин Г.Б., Никуленков А.М., Носков С.Н., Мозжухина Н.А., Вилькина М.В. Проблемы обоснования зон санитарной охраны подземных водозаборов: анализ основных геологических факторов. Гигиена и санитария. 2021; 100(8): 762–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-762-768 https://elibrary.ru/rperizEremin G.B., Nikulenkov A.M., Noskov S.N., Mozzhukhina N.A., Vil’kina M.V. Delineation of wellhead protection zones: the analysis of main geological factors. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(8): 762–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-762-768 https://elibrary.ru/rperiz (in Russian)Горбанев С.А., Никуленков А.М., Еремин Г.Б., Башкетова Н.С., Бадаева Е.А., Ломтев А.Ю. Проблемы проектирования и санитарно-эпидемиологической экспертизы проектов зон санитарной охраны подземных источников водоснабжения. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1152–6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1152-1156 https://elibrary.ru/ysjjzzGorbanev S.A., Nikulenkov A.M., Eremin G.B., Bashketova N.S., Badaeva E.A., Lomtev A.Yu. Problems of designing and sanitary-epidemiologic expertize of projects of sanitary protection zones of underground water supply sources. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2018; 97(12): 1152–6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1152-1156 https://elibrary.ru/ysjjzz (in Russian)Еремин Г.Б., Бадаева Е.А., Носков С.Н., Башкетова Н.С., Фридман К.Б., Карелин А.О. и др. Современные проблемы применения санитарных правил и норм организации зон санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения. Гигиена и санитария. 2018; 97(12): 1157–61. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1157-1161 https://elibrary.ru/ysjkahEremin G.B., Badaeva E.A., Noskov S.N., Bashketova N.S., Fridman K.B., Karelin A.O., et al. Modern problems of the application of sanitary rules and norms on the organization of sanitary protection zones of water supply sources and water pipes for drinking purposes. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2018; 97(12): 1157–61. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1157-1161 https://elibrary.ru/ysjkah (in Russian)Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Еремин Г.Б., Мозжухина Н.А. Зоны санитарной охраны водоисточников. Экология производства. 2016; (5): 36–40.Karelin A.O., Lomtev A.Yu., Eremin G.B., Mozzhukhina N.A. Zones of sanitary protection of water sources. Ekologiya proizvodstva. 2016; (5): 36–40. (in Russian)Лопатин С.А., Редько А.А., Терентьев В.И. Особенности установления зон санитарной охраны водоисточника. Гигиена и санитария. 2014; 93(3): 16–20. https://elibrary.ru/sjsxnxLopatin S.A., Red’ko A.A., Terent’ev V.I. The features of the establishment of zones of sanitary protection of the water source. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2014; 93(3): 16–20. https://elibrary.ru/sjsxnx (in Russian)WHO. Schmoll O., Howard G., Chilton J., Chorus I., eds. Protecting Groundwater for Health: Managing the Quality of Drinking Water Sources. Geneva, London: IWA Publishing; 2006.WHO. Schmoll O., Howard G., Chilton J., Chorus I., eds. Protecting Groundwater for Health: Managing the Quality of Drinking Water Sources. Geneva, London: IWA Publishing; 2006.Scozzari A., Dotsika E., eds. Threats to the Quality of Groundwater Resources. Prevention and Control. (The Handbook of Environmental Chemistry). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2016.Scozzari A., Dotsika E., eds. Threats to the Quality of Groundwater Resources. Prevention and Control. (The Handbook of Environmental Chemistry). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2016.Веницианов Е.В., Лепехин А.П. Физико-химические основы моделирования миграции и трансформации тяжелых металлов в природных водах. Екатеринбург; 2002.Venitsianov E.V., Lepekhin A.P. Physical and Chemical Bases of Modeling of Migration and Transformation of Heavy Metals in Natural Waters [Fiziko-khimicheskie osnovy modelirovaniya migratsii i transformatsii tyazhelykh metallov v prirodnykh vodakh]. Ekaterinburg; 2002. (in Russian)Савостикова О.Н., Мамонов Р.А., Тюрина И.А., Алексеева А.В., Николаева Н.И. Ксенобиотики и продукты их трансформации в сточных водах (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(11): 1218–23. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1218-1223 https://elibrary.ru/fivvueSavostikova O.N., Mamonov R.A., Tyurina I.A., Alekseeva A.V., Nikolaeva N.I. Xenobiotics and products of their transformation in wastewater (literature review). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(11): 1218–23. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-11-1218-1223 https://elibrary.ru/fivvue (in Russian)WHO. Guidelines for drinking-water quality: first addendum to the fourth edition. London: IWA Publishing; 2017.WHO. Guidelines for drinking-water quality: first addendum to the fourth edition. London: IWA Publishing; 2017.Борисова Д.С., Никуленков А.М., Еремин Г.Б., Мозжухина Н.А., Ломтев А.Ю., Бадаева Е.А. К вопросу миграции патогенных микроорганизмов из источников загрязнения в зонах санитарной охраны подземных источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Обзор литературы. Здоровье – основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. 2020; 15(1): 342–59. https://elibrary.ru/gncixsBorisova D.S., Nikulenkov A.M., Eremin G.B., Mozzhukhina N.A., Lomtev A.Yu., Badaeva E.A. On the issue of pathogenic microorganisms migration from sources of pollution in sanitary protection zones of underground drinking and household water supply sources. Literature review. Zdorov’e – osnova chelovecheskogo potentsiala: problemy i puti ikh resheniya. 2020; 15(1): 342–59. https://elibrary.ru/gncixs (in Russian)Buchan G.D. Pathogens: Transport by Water. Encyclopedia of Water Science. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2008: 808–11.Buchan G.D. Pathogens: Transport by Water. Encyclopedia of Water Science. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2008: 808–11.Справочное пособие к СНиП 2.04.02–84. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. М.: Стройиздат; 1990.Reference guide to SNiP 2.04.02–84. Design of structures for surface water intake. Moscow: Stroyizdat; 1990. (in Russian)Самарцев В.Н., Поздняков С.П. Опыт калибровки геофильтрационной модели берегового водозабора путем совместного использования данных опытно-фильтрационных работ и результатов мониторинга в период эксплуатации. Инженерная геология. 2017; (3): 36–43. https://elibrary.ru/zewafnSamartsev V.N., Pozdnyakov S.P. Experience in calibrating a geofiltration model of a coastal water intake by sharing experimental filtration data and monitoring results during the operation period. Inzhenernaya geologiya. 2017; (3): 36–43. https://elibrary.ru/zewafn (in Russian)Nwanosike A.A., Olasehinde P.I., Yisa J., Okosun E.A., Nwankwoala H.O., Alkali Y.B. Geostatistical assessment of groundwater quality from coastal aquifers of Eastern Niger Delta, Nigeria. Geosciences. 2012; 2(3): 51–9.Nwanosike A.A., Olasehinde P.I., Yisa J., Okosun E.A., Nwankwoala H.O., Alkali Y.B. Geostatistical assessment of groundwater quality from coastal aquifers of Eastern Niger Delta, Nigeria. Geosciences. 2012; 2(3): 51–9.Faye S., Maloszewski P., Stichler W., Trimborn P., Cissé Faye S., Bécaye Gaye C. Groundwater salinization in the Saloum (Senegal) delta aquifer using minor elements and isotopic indicators. Sci. Total Environ. 2005; 343(1–3): 243–59. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.10.001Faye S., Maloszewski P., Stichler W., Trimborn P., Cissé Faye S., Bécaye Gaye C. Groundwater salinization in the Saloum (Senegal) delta aquifer using minor elements and isotopic indicators. Sci. Total Environ. 2005; 343(1–3): 243–59. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.10.001Vives L., Varni M., Usunoff E. Behaviour of the freshwater and saltwater phases in an urban area in Western Buenos Aires Province, Argentina. Hydrogeology J. 2005; (13): 426–35.Vives L., Varni M., Usunoff E. Behaviour of the freshwater and saltwater phases in an urban area in Western Buenos Aires Province, Argentina. Hydrogeology J. 2005; (13): 426–35.Sindalovskiy L.N. Aquifer Test Solutions. Springer; 2017.Sindalovskiy L.N. Aquifer Test Solutions. Springer; 2017.Синдаловский Л.Н. Гидрогеологические расчеты с использованием программы ANSDIMAT. СПб.: Наука; 2021.Sindalovskiy L.N. Hydrogeological Calculations Using the ANSDIMAT Program [Gidrogeologicheskie raschety s ispol’zovaniem programmy ANSDIMAT]. St. Petersburg: Nauka; 2021. (in Russian)Минкин Е.Л. Гидрогеологические расчеты для выделения зон санитарной охраны водозаборов подземных вод. М.: Недра; 1967.Minkin E.L. Hydrogeological Calculations for the Allocation of Zones of Sanitary Protection of Groundwater Intakes [Gidrogeologicheskie raschety dlya vydeleniya zon sanitarnoy okhrany vodozaborov podzemnykh vod]. Moscow: Nedra; 1967. (in Russian)Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. Санитарная охрана водозаборов подземных вод. М.: Недра; 1987.Oradovskaya A.E., Lapshin N.N. Sanitary Protection of Groundwater Intakes [Sanitarnaya okhrana vodozaborov podzemnykh vod]. Moscow: Nedra; 1987. (in Russian)Рекомендации по гидрогеологическим расчетам для определения границ 2-го и 3-го поясов зон санитарной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. М.; 1983.Recommendations for Hydrogeological Calculations to Determine the Boundaries of the 2nd and 3rd Belts of the Sanitary Protection Zones of Underground Sources of Domestic and Drinking Water Supply. Moscow; 1983. (in Russian)Ерёмин Г.Б., Никуленков А.М., Борисова Д.С., Мозжухина Н.А. Гигиеническая безопасность подземных источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Зоны санитарной охраны. СПб.: Наука; 2022.Eremin G.B., Nikulenkov A.M., Borisova D.S., Mozzhukhina N.A. Hygienic Safety of Underground Sources of Drinking and Household Water Supply. Zones of Sanitary Protection [Gigienicheskaya bezopasnost’ podzemnykh istochnikov pit’evogo i khozyaystvenno-bytovogo vodosnabzheniya. Zony sanitarnoy okhrany]. St. Petersburg: Nauka; 2022. (in Russian)Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М.: Недра; 1976.Gol’dberg V.M. Hydrogeological Forecasts of Groundwater Quality at Water Intakes [Gidrogeologicheskie prognozy kachestva podzemnykh vod na vodozaborakh]. Moscow: Nedra; 1976. (in Russian)Румынин В.Г. Теория и методы изучения загрязнения подземных вод. СПб.: Наука; 2020.Rumynin V.G. Theory and Methods of Studying Groundwater Pollution. Textbook for High Schools [Teoriya i metody izucheniya zagryazneniya podzemnykh vod. Uchebnik dlya vuzov]. St. Petersburg: Nauka; 2020. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.