Научная статья на тему 'ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ОТНОШЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ЯДОХИМИКАТОВ'

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ОТНОШЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ЯДОХИМИКАТОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
2
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE EFFECTIVENESS OF WATER WORKS INSTALLATIONS IN RESPECT TO PHOSPHORORGANIC POISONOUS CHEMICALS

The authors carried out hygienic investigations for studying the barrier role of water treatment installations in respect to the phosphororganic pesticides (metaphose and chlorophose). The generally used water treatment procedure (flocculation, sedimentation, filtration, chlorination) and the doses of reagents were found to be of little effect and the barrier function of the water treatment system was insignificant. A direct connection was found to exist between the nature of chlorine used and the destruction of poisonous chemicals. An effective technological regimen of water treatment is suggested. The effectiveness of resulting water decontamination was studied in sanitary-toxicological experiments carried out on animals.

Текст научной работы на тему «ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ОТНОШЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ЯДОХИМИКАТОВ»

Присутствие изучаемых детергентов в воде изменяло ход процессов естественного самоочищения в модельных водоемах. Нарушение самоочищающей способности водоемов проявилось как повышением кислородопо-глощения (в присутствии синтамида-5 в концентрации 5,0 мг/л и выше), так и угнетением биохимического потребления кислорода (при наличии в воде этамона ДС в концентрации 10 мг/л и алкамона ДС 20 мг/л и выше). Бактериологические исследования показали, что эффект торможения БПК в присутствии алкамона ДС (в количестве 5 мг/л) обусловлен сильным бактерицидным действием этого ПАВ — представителя группы четвертичных аммониевых соединений. Отмечено также торможение процессов аммонификации и нитрификации азотсодержащих веществ в водоемах в присутствии алкамона ДС (10 мг/л) и синтамида-5 (100 мг/л). Недействующими концентрациями по общесанитарному показателю признаны 1,0 мг/л для алкамона ДС и синтамида-5 и 5,0 мг/л для этамона ДС.

Итоги органолептических, санитарно-химических и токсикологических экспериментов, а также результаты исследований по изучению аллергенного и мутагенного действия детергентов дают основание рекомендовать в качестве предельно допустимого содержания в воде водоемов 0,15 мг/л (по санитарно-токсикологическому признаку) алкамона ДС, 4,0 мг/л и 0,3 мг/л (по органолептическому показателю) этамона ДС и синтамида-5 соответственно.

Материалы настоящих исследований доложены на пленуме секции гигиены воды и санитарной охраны водоемов при Проблемной комиссии «Научные основы гигиены населенных мест> АМН СССР в 1974 г. в Рязани, одобрены и рекомендованы для включения в санитарное законодательство.

ЛИТЕРАТУРА. Каган Ю. С. — В кн.: Фармакология и токсикология. Вып. 1. Киев, 1964, с. 232—238. — Кумпан Н. Б. — «Гиг. и сан.», 1974, № 4, с. 78— 80. — Можаев Е. А., Осинцева В. П., Ю р а с о в а О. И. и др. — «Вестн. АМН СССР», 1972, № 1, с. 42—47. — Прозоровский В. Б. — «Фармакол. и ток-сикол.», 1962, Nt I.e. 115—120. — Сахаров Ю. И. — «Вопр. питания», 1974, № 10, с. 43—44. — Саутин А. И., Казнина Н. И., Руднева Т. К. — «Гиг. и сан.», 1974, № 3, с.31—33.— Штабский Б. М,— «Гиг. труда», 1974, № 2, с. 26—28.— Cutler R. A., Drobeck Н. Р. — In: J u п g е г ш a n n Е. (Ed.) Cationic Surfactants. New York, 1970, p. 527—560. — E 1 w о r t h у P. N.. T г e о n Y. F. — In: S с h i с k M. (Ed.) Nonionic Surfactants. New York, 1967, p. 924—961. — S e t a 1 a K. — «Acta Un. int. Cancr.», 1961, v. 17, 1, 32—45. — S w i s с h e r R. D. — «Archiv. environ. Hlth», 1968, v. 17, p. 232—246.

Поступила 19/XI 1976 г.

THE BIOLOGICAL ACTION OF SEVERAL NEW DETERGENTS AND THEIR SAFETY LEVELS IN THEIR PRESENCE IN WATER BODIES

V. I. Trikulenko

The author investigated the extent of the allergenic action of three detergents (DC alkamon, DC ethamon, synthamide-5) in their application onto the skin of experimental animals and, besides, their mutagenic effect in case of peroral administration. The limiting index of noxiousness in case of DC alkamon discharge into natural water is considered to be the sanitary toxicologic one and that of DC ethamon and synthamide-5 are organoleptic. The standard contents in water bodies of DC alkamon, DC ethamon and synthamide-5 amount to 0,15 mg/1, 4.0mg/l and 0.3 mg/1, accordingly.

УДК 628.312:632.95:614.777

Проф. E. В. Штанников, E. В. Подземельников

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ОТНОШЕНИИ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ЯДОХИМИКАТОВ

Саратовский медицинский институт

Целью настоящей работы явилось гигиеническое изучение эффективности очистки воды на водоочистных сооружениях общепринятыми приемами (коагуляция, отстаивание, фильтрация, хлорирование) в отношении фосфорорганических пестицидов (ФОП) — метафос и хлорофос.

Исследования проводились на лабораторной модели водоочистных сооружений, представляющих собой вертикальный отстойник и скорый однопоточный фильтр (время отстаивания 1х/г—2 ч, скорость фильтрации 4—5 м/ч, высота загрузки фильтра 60—70 см). Обработанная вода подвергалась хлорированию активным хлором, обеспечивающим содержание свободного остаточного хлора на уровне 0,3—0,5 мг/л.

Известно, что эффективность очистки воды, в особенности коагуляцией, зависит от ряда факторов: рН, солевого состава, взвешенных веществ, цветности. Поэтому для исследований использовались природные и искусственно моделируемые воды, которые загрязнялись пестицидами в концентрациях, превышающих предельно допустимые в 3—5 раз, что соответствует их реальному содержанию в водоемах (Г. А. Цатурова и соавт.).

В эксперименте были изучены стабильность пестицидов и влияние на этот показатель наиболее важных показателей качества воды: активной реакции (рН), ионного состава и степени минерализации. Согласно литературным данным, стабильность растворов ФОП весьма высока: периоды полураспада метафоса и хлорофоса при Т=20°С и рН 1—5 равны соответственно 175 и 526 дням. В то же время при наиболее часто встречающихся концентрациях, равных 3—5 ПДК, данные о стабильности немногочисленны или вообще отсутствуют. Изучение стабильности проводилось путем определения остаточных количеств ядохимикатов и органо-лептически по запаху. Установлено, что наибольшей устойчивостью в воде из изучаемых ядохимикатов отличается метафос, концентрация которого через 15 сут снижается не более чем на 75%. Напротив, стабильность хлорофоса значительно меньше: через 9 сут он полностью инактиви-руется.

Для оценки влияния на деструкцию пестицидов рН среды моделировали активную реакцию с помощью буферных ( растворов. В отличие от высокой стабильности хлорорганических ядохимикатов в кислой и щелочной средах (Е. В. Штанников, Н. Ю. Степанова) рН оказывает более выраженное влияние на устойчивость ФОП. Особенно интенсивное действие активной реакции отмечается для хлорофоса и в меньшей мере для метафоса.

В слабощелочной среде хлорофос гидролизуется в течение 6—7 ч, метафос же только за 30 сут распадается на 50%. Для нейтральной среды характерно замедление этих процессов. Хлорофос в ней распадается через сутки, а метафос — через 60 сут на 45%. В слабокислой среде (рН 6,0) хлорофос инактивируется на 9-е сутки, а метафос — через 60 сут на 27%. Эти особенности ФОП позволяют утверждать, что активная реакция природных вод и изменение этого показателя в процессе очистки могут рассматриваться как факторы, оказывающие влияние на процессы деструкции.

Мы исследовали влияние ионного состава воды на стабильность пестицидов. Для этого моделировали воды хлоридного сульфатного и гидрокарбонатного классов (группы Са и Ка) со степенью минерализации 400, 900 и 1400 мг/л (по О. А. Аленкину). Установлена особенно интенсивная деструкция в водах бикарбонатного класса. В этих условиях на 20-е сутки разрушается более половины ядохимикатов от исходного уровня. В водах сульфатного и хлоридного классов инактивация происходит менее активно и составляет не более 45%. Вместе с тем необходимо отметить, что в течение первого периода (до 20 сут) этой существенной разницы не отмечалось.

Результаты наших экспериментов отличаются от результатов исследований Е. В. Штанникова и Н. Ю. Степановой, которые доказали, что в водах различной солености инактивация была примерно одна и та же. Таким образом, существенное влияние рН и ионного состава на устойчи-

вость и, наоборот, отсутствие влияния степени минерализации характерны для ФОП.

Одним из разделов наших исследований являлось изучение эффективности барьерной функции водопроводных очистных систем в отношении ме-тафоса и хлорофоса. Оценивали активность каждого составляющего технологическую схему этапа: коагуляции [дозами A12(S04)3], отстаивания, фильтрации и хлорирования.

Исследованиями доказано, что барьерная роль в отношении ФОП ограничена и не обеспечивает надежной очистки от этих веществ. В общепринятых условиях эффективность очистки была невелика и составляла для мета-фоса 35—40%, для хлорофоса 25—30% (см. рисунок).

Исследованиями Е. В. Штанникова и Н. Ю. Степанова доказано, что инактивация хлорорганических ядохимикатов на первых этапах более эффективна, чем на последних, в наших же опытах эти этапы оказались примерно равноценными: коагуляцией, отстаиванием и фильтрацией задерживается 60%, а хлорирование позволяет устранить 40% пестицида.

Так как сорбция играет основную роль в удалении посторонних примесей, большое внимание было уделено коагуляции воды. Установлено, что обработка воды общепринятыми дозами (10—25 мг/л) коагулянта Ala (S04)3 в оптимальных условиях (подщелачивание содой) не обеспечивает надежной очистки, поскольку остаточные количества метафоса и хлорофоса составляют 87—91 и 92—96%. Поэтому для интенсификации этого процесса использовались более высокие дозы коагулянта (50, 75 и 100 мг/л). Изменение режима обработки воды позволило повысить эффективность очистки в случае метафоса до 31—33 %, хлорофоса до 10—16%, что является доказательством высокой сорбционной активности коагулянта по отношению к ядохимикатам.

Вместе с тем использование повышенных доз коагулянта приводит к ухудшению органолептических свойств воды, что обусловлено наличием остаточных количеств ядохимиката (посторонний запах, устраняемый при двукратном разбавлении воды) и изменением ее химического состава в связи с увеличением количества А13+ до 0,8—1,2 мг/л и сульфатов до 620 мг/л.-

Известно, что совместное присутствие ядохимикатов может ухудшать процессы очистки воды. Поэтому мы изучали влияние совместного присутствия метафоса и хлорофоса на эффективность очистки воды с помощью общепринятых методов (коагуляция). Этими экспериментами было доказано, что эффективность очистки воды снижается в основном за счет хлорофоса. Если при наличии в воде одного хлорофоса эффективность коагуляции была 10—16%, то при совместном присутствии —только 5%.

Наряду с использованием коагулянтов изучалась возможность применения флоккулянтов: полиакриламида (ПАА) и катионного флоккулянта ВА-2 в различных дозах (0,5, 1, 2, 3,5 мг/л). Совместное использование этих реагентов интенсифицировало процессы очистки воды от пестицидов. Так, использование ВА-2 позволяет более эффективно удалять хлорофос, а ПАА — метафос. Остаточные количества ядохимикатов при этом уменьшаются на 35—40%.

Эффективность очистки воды, загрязненной ядохимикатами на различных этапах очистки, по общепринятой схеме.

А — метафос; Б — хлорофос; 1 — коагуляция сернокислым алюминием (10 мг/л); 2 — отстаивание в течение I1/«—2 ч; 3 — фильтрация через песок (высота 70 см); 4 — хлорирование (доза хлора 2 — 4 мг/л). По осн ординат — остаточное количество пестицида (%).

Были проведены исследования по изучению фильтрационной способности песчаных фильтров (гранулометрический состав от 0,5 до 1 мм, высота фильтрующего слоя 70 см, скорость фильтрации 5 м/ч). Доказано, что как для хлорорганических пестицидов, так и для ФОП она невелика и не превышает 9—15%. В связи с этим изучалась фильтрационная способность углей, применяемых в практике водоочистки: антрацитовой крошки, березового активированного угля (БАУ), СКТ, активного угля марки А. При фильтрации через комбинированный слой угля 30 см плюс слой песка 70 см отмечается высокая эффективность для БАУ, СКТ и активного угля марки А, составляющая 90—98%. В этих же условиях применение двухслойного фильтра из антрацитовой крошки и песка менее эффективно (активность фильтрации увеличивается лишь на 5—7%).

Таким образом, применение углей существенно влияет на эффективность фильтрации, что, по-видимому, связано со структурой и конфигурацией молекул фосфорорганических соединений.

Исследованиями установлено, что в отличие от хлорорганических ядохимикатов (Е. В. Штанников, Н. Ю. Степанова) процесс хлорирования оказывает существенное влияние на эффективность обезвреживания мета-фоса и хлорофоса, которые активно взаимодействуют с активным хлором. В наших исследованиях вода обрабатывалась хлорсодержащими препаратами: хлорамином Т, гипохлоритом кальция, газообразным хлором и двуокисью хлора. Различные по своей окислительной способности эти препараты использовались в дозах 2—4 мг/л, обеспечивающих содержание остаточного хлора 0,3—0,5 мг/л для свободного, а для связанного (в виде моно-хлораминов и дихлораминов)—0,8—12 мг/л. Оказалось, что деструкция пестицидов в процессе хлорирования— явление сложное и определяется не только исходной дозой хлора и величиной остаточного хлора, но и другими факторами: физико-химической структурой ядохимиката и природой хлора (в частности, величиной окислительно-восстановительного потенциала).

При изучении влияния величины окислительно-восстановительного потенциала на инактивацию пестицидов выявлена прямая связь между природой хлора и деструкцией ядохимикатов. Так, отмечается максимальная деструкция (40—50%) под воздействием препаратов с максимальным потенциалом (660—680 мВ) и, напротив, незначительная (15%) — под воздействием реагента с более низкой окислительно-восстановительной способностью. Так, хлорамин Т, окислительно-восстановительный потенциал которого равен 220—240 мВ, инактивирует не более 15%, а газообразный хлор, потенциал которого равен 530—680 мВ, разрушает 44—53% пестицидов. Такие же закономерности характерны и для двуокиси хлора, потенциал которой равен 660—720 мВ. Поэтому при осуществлении санитарно-гигиенического контроля за эффективностью очистки воды, загрязненной ядохимикатами, на водопроводных сооружениях особое внимание следует уделять эффективности хлорирования воды, выбору доз хлора и использованию послепереломных доз (хлорирование с остаточным свободным хлором).

В наших исследованиях также изучалась возможность химической деструкции пестицидов под воздействием более высоких доз хлора, обеспечивающих содержание остаточного, связанного до 1,5 мг/л. Установлено, что в этих условиях хлорирование является весьма эффективным и инактивирует 60—70% пестицидов.

Специальный раздел нашей работы был посвящен изучению токсичности продуктов трансформации, образующихся в процессе водоочистки. С этих позиций наиболее уязвимым в технологической схеме является хлорирование воды, поскольку взаимодействие пестицидов с хлором приводит к их инактивации и деструкции, в связи с чем можно ожидать появления токсических продуктов. Это подтверждается литературными данными (И. А. Велдре и У. Э. Кирсо; РоЬес и соавт.), свидетельствующими, что

в процессе хлорирования окисление пестицидов может приводить к образованию альдегидов, кислот, соединений, имеющих свободные радикалы, часть которых обладает высокой биологической активностью. Так, пара-тион при этом окисляется в еще более токсический параоксон. Поэтому в полуостром опыте были проведены в течение 2 мес опыты на белых крысах, получавших воду, загрязненную ядохимикатами (доза "Уго ЛД60) и обработанную хлорсодержащими препаратами, и в связи с чем в ней находились продукты взаимодействия ядохимикатов с активным хлором (хлорамин, хлор, двуокись хлора). Контрольная группа получала воду, не подвергавшуюся хлорированию. Эти исследования показали, что продукты взаимодействия ядохимикатов и активного хлора не обладают токсичностью и не влияют на состояние здоровья подопытных животных. Однако продукты, являющиеся результатом взаимодействия неорганического хлорамина и хлорофоса, отличаются большей токсичностью. В этих группах отмечалась частичная гибель животных и наблюдались более неблагоприятные сдвиги в ферментных системах и содержании сульфгидрильных групп.

В наших исследованиях изучалось влияние органолептических показателей качества на эффективность процесса очистки. Для этого моделировались воды с различными значениями мутности (от 0 до 70°) и цветности: мутность создавали введением каолина (от 2 до 60 мг/л), а цветность — вытяжкой из листьев. Во всех опытах эффективность очистки по показателям цветности и мутности была высока. В водах с высокой цветностью отмечается ухудшение эффективности очистки. Например, в водах с высокой цветностью (более 30°) обезвреживается только 5—7% метафоса. Повышенная мутность 45—70 мг/л увеличивает эффективность очистки, что закономерно и для хлорорганических пестицидов (Е. В. Штанников и Н. Ю. Степанова). .

Известно, что некоторые показатели качества воды (ионный состав и ■ степень минерализации) также влияют на процессы очистки. Поэтому мы изучали влияние коагуляции на эффективность очистки природных и искусственно моделируемых вод различных гидрохимических классов и степени минерализации. Исследованиями установлено, что эффективность очистки определяется характером ионного состава: в водах бикарбонатного и хлоридного классов она составляет 45—50%, а в водах сульфатного класса — 10—15%. В водах с повышенной минерализацией (900 мг/л и более) также отмечается более активное снижение содержания хлорофоса и метафоса. В этом случае эффективность очистки возрастала в I1/, раза.

В последние годы широкое применение поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые могут поступать в водоемы и присутствовать в них наряду с ядохимикатами. В связи с этим представляет определенный интерес изучение влияния детергентов различных классов на процесс обезвреживания воды от пестицидов.

Установлено, что комплекс детергентов (сульфорецинат Е, оксанол, полиэтиленгликоль) по-разному влияют на активность этих процессов: в присутствии 0,5 мг/л ПАВ снижения эффективности очистки не происходит, а при повышении до 5 мг/л она снижается в 3 раза.

Анализ полученных данных позволяет утверждать, что общепринятые технологические режимы очистки воды и дозы реагентов не могут обеспечить эффективной очистки воды от ядохимикатов. В связи с этим мы стремились изыскать и апробировать с гигиенической точки зрения оптимальные технологические режимы очистки воды, обеспечивающие получение воды, соответствующей требованиям стандарта. Исследования показали, что обработка воды по схеме предварительное хлорирование (дозы хлора 3—4 мг/л) и флоккуляция ПАА или ВА-2 (2—3 мг/л) + коагуляция ^ А1г(504)3 (30—40 мг/л) + отстаивание —2 ч + фильтрация (песок и антрацитовая крошка) 4- хлорирование (остаточный хлор 0,3—0,5 мг/л) является эффективной и обеспечивает снижение концентрации ядохимикатов до безвредных уровней. В некоторых случаях (например, паводковый

период) может быть рекомендовано хлорирование повышенными дозами хлора, что обеспечивает более высокую надежность очистки.

Были проведены санитарно-токсикологические исследования качества воды, обработанной по указанной выше схеме. Эксперименты проведены на половозрелых белых крысах-самцах с исходным весом 160—180 г. Животные были распределены на 4 группы: контрольную, получавшую водопроводную воду, и 3 опытные. Подопытные крысы получали воду, очищенную от ядохимикатов (метафоса, хлорофоса и комбинаций этих пестицидов). Эксперимент продолжался 7 мес. Влияние качества воды на состояние здоровья животных изучали по следующим показателям: вес и общее состояние животных, морфологический состав крови, условнорефлекторная деятельность, активность ферментных систем (холинэстераза, каталаза, щелочная фосфатаза), количественное содержание SH-групп в сыворотке крови, титр комплемента, уровень общего белка и белковых фракций, уровень 17-кетостероидов в моче. Были также проведены патоморфологичес-кие, гистологические и гистохимические исследования. Существенных отклонений в состоянии здоровья животных установлено не было. Таким образом, вода, обработанная по указанной схеме, отличается удовлетворительными органолептическими свойствами и химическим составом, не обладает токсичностью и по своему качеству соответствует стандарту на питьевую воду.

ЛИТЕРАТУРА. Алекин О. А. Основы гидрохимии. Л., 1970, с. 120— 122. — Велдре И. А., Кир со У. Э. — «Гиг. и сан.», 1976, № 1, с. 20—22.— Штанников Е. В., Степанова Н. Ю. — Там же, 1977, № 1, с. 11—15.— R о b е с G. G., D о s t а 1 К. А., С о b е п S. М. et а. — «S. Am. Water — Works Ass.», 1965, v. 57, p. 181—199.

Поступила 29/VI 1977 p.

THE EFFECTIVENESS OF WATER WORKS INSTALLATIONS IN RESPECT TO PHOSPHORORGANIC POISONOUS CHEMICALS

£. V. Shtannikov, E. V. Podzemelnikov

The authors carried out hygienic investigations for studying the barrier role of water treatment installations in respect to the phosphororganic pesticides (metaphose and chloro-phose). The generally used water treatment procedure (flocculation, sedimentation, filtration, chlorination) and the doses of reagents were found to be of little effect and the barrier function of the water treatment system was insignificant. A direct connection was found to exist between the nature of chlorine used and the destruction of poisonous chemicals. An effective technological regimen of water treatment is suggested. The effectiveness of resulting water decontamination was studied in sanitary-toxicological experiments carried out on animals.

УДК 614.72:547.5321-07:616-056.3-02:547.53«

Кандидаты мед. наук JI. А. Тепикина, М. С. Гордеева

ИЗУЧЕНИЕ СЕНСИБИЛИЗИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ БЕНЗОЛА ПРИ КОМПЛЕКСНОМ ЕГО ПОСТУПЛЕНИИ В ОРГАНИЗМ С ВОЗДУХОМ И ВОДОЙ

Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва

Целью настоящего исследования явилось изучение закономерностей сенсибилизирующего действия бензола в зависимости от длительности контакта с ним и величины его доз при комплексном (ингаляционном и перо-ральном) пути поступления в организм.

Ранее мы (М. А. Пинигин и соавт.) показали, что при раздельном ингаляционном и пероральном поступлении бензол оказывает на морских свинок и белых крыс сенсибилизирующее действие. Время наступления аллергического эффекта и выраженность состояния повышенной чувствительности к бензолу зависели от величины воздействующей концентрации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.