CC BY
9
ческие исследования по токсическим веществам, применяемым в новых производствах. .Л., 1940, в. 2, с. 180.— Лазарев Н. В. (ред.). Вредные вещества в промышленности. Л., 1963, с. 559; 587. — Семеновская Е. Н. В кн.: Зрительные ощущения и восприятия. М.—Л., 1935, т. 2, с. 142. — Она же. Вестн. офтальмол., 1937, т. 10, в. 6, с. 868. — Ткачев П. Г. Гиг. и сан., 1963, № 4, с. 3. — Френкель С. Р., Г о р д и е н -ко Э. А. В кн.: Промышленная токсикология. М., 1960.
Поступила 15/XII 1966 г.
SINITARY TOXICOLOGIC ASSESSMENT OF CERTAIN AROMATIC CARBOHYDRATES IN THE ATMOSPHERE
N. G. Andreescheva
A spectrophotometric method of determining meta-nitrochlorbenzol (MNCB) and 3,4-dichloraniline (3,4-DCA) in the air was elaborated. The findings point to a definite relation of the threshold values of smell to the changes in the chemical structure of the substance due to introduction of nitro-amino- and chlorine groups into the benzol ring. The action of chlorine products on the light sensitivity of eyes becomes stronger as additional chlorine groups, besides the nitro- and amino-groups, are being introduced .into the benzol ring.
УДК 614.777-084.48:541.135
ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ЭЛЕКТРОЛИЗА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Л. А. Сергунина
Академия коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова и кафедра коммунальной гигиены I Московского медицинского института им. И. М. Сеченова
В статье приводятся результаты испытания продуктов электролиза поваренной соли, получаемых в новой конструкции электролизеров с засыпными магнетитовыми и графитовыми электродами, разработанной Академией коммунального хозяйства РСФСР. Бактериологическими исследованиями показано, что продукты электролиза при равной концентрации активного хлора обладают высокими бактерицидными свойствами, не уступающими хлорированию. Изучено влияние факторов на бактерицидный эффект и отмечено, что кишечная палочка при исследуемом методе обеззараживания сохраняет санитарно-показательное значение. Испытания новой установки в производственных условиях при обеззараживании питьевых и сточных вод подтвердили ее высокую эффективность.
Использование электролиза для обеззараживания питьевой воды (и «сточной жидкости) давно привлекает внимание исследователей. Получение при электролизе растворов солей (хлоридов и др.) веществ, обладающих бактерицидными свойствами непосредственно на водоочистных станциях, весьма важно, так как при этом не возникает трудностей, связанных с транспортированием и хранением токсичного жидкого хлора.
Несмотря на то что изучением и совершенствованием методов электролиза применительно к обеззараживанию воды занимаются в Советском Союзе и за рубежом много лет, они до сих пор не получили широкого распространения из-за несовершенства конструкций предложенных электролизеров, а также отсутствия дешевых и электрохимически стойких электродов. Вместе с тем при более совершенных технических средствах для осуществления метода электролиза он может оказаться достаточно экономичным, простым и надежным в эксплуатации, не требующим применения дорогостоящих реагентов.
В Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова с 1961 г. ведутся поиски новых путей и средств решения задачи использования метода электролиза на водоочистных станциях для обеззараживания сточной жидкости и питьевых вод. В результате удалось создать разные конструкции электролизеров. В одной из них впервые были использованы засыпные электроды из природной магнитной руды (магнетита). Предложенный электролизер (рис. 1) представляет собой 2 рядом расположенные колонки, соединенные в нижней части
Рис. 1. Схема устройства электролизера.
1 — корпус; 2 — токоподводящий анод; 3— токоподводящнй катод; 4 — загрузка магнетита; 5 — перемычка; 6 — подача рабочего раствора; 7 — отвод электролизованного раствора; 8 — отвод газов.
J
О,/ O.? Q3 0,4 0.5 Q6 Q7 08 концентрация /7кти6нь'/й кишечной na z/?c/j (¿> мг//г)
/7очки в //7
Рис. 2. Обеззараживание продуктами электролиза воды, содержащей различные концентрации кишечной палочки.
/ — 100—1000; 2—1000—10 000; 3 — 10 000—100 000.
(поддоне) перемычкой. Токоподводящие электроды (с отверстиями) выполнены из нержавеющей стали. На их поверхность засыпают зерна магнетитовой руды, каждое из которых в свою очередь представляет электрод. Подвергающийся электролизу раствор поваренной соли поступает в верхнюю часть первой колонки, протекает через нее оверху вниз и через прозоры второго нижнего электрода попадает во вторую колонку, проходит через нее снизу вверх и после этого вводится в обрабатываемую воду. Одновременно были сконструированы электролизеры с графитовыми электродами. Новизна конструкций электролизеров, применение новых материалов электродов, электролиз растворов технической неочищенной соли с различным режимом процесса электролиза — все это привело к необходимости проведения широких бактериологических и химических исследований с целью оценки эффективности и выяснения оптимального режима бактерицидного воздействия на обеззараживаемую воду.
Как известно, при электролитическом разложении ЫаС1 в электролите возможны непрерывные превращения ЫаС1—>-ЫаС10— ЫаСЮз—>-ЫаСЮ4. Концентрация перечисленных соединений зависит от режима работы исследуемых электролизеров и от природы используемых электродов. При глубоком разложении поваренной соли, особенно в установке с засыпными магнетитовыми электродами, содержание хлората и перхлората натрия может быть довольно значительным.
2 Гигиена и санитария Ni 4
17
Изучая обеззараживающую способность хлората, перхлората и гипохлорита натрия, взятых в химически чистом виде на воде разлого химического состава — сточной жидкости и стерильной водопроводной воде с искусственным внесением кишечной палочки, мы установили, что ни хлорат, ни перхлорат натрия не обладают бактерицидными свойствами. Добавление ЫаСЮз и ЫаСЮ4 в разных соотношениях к гипо-хлориту натрия не усиливает его бактерицидности.
Специально поставленными опытами было также выявлено, что эффект обеззараживания питьевой воды и сточной жидкости определяется концентрацией в них гипохлорита натрия независимо от того, какие электроды установлены в электролизере (магнетитовые засыпные или графитовые засыпные и пластинчатые). Однако вследствие использования технической поваренной соли, содержащей примеси ряда солей, в том числе МеС12 и СаС12, в электролите возможно появление их гидроокисей, также обладающих бактерицидными свойствами (Л. А. Ку-нина, П. Н. Яговой), несколько отличными от бактерицидного действия гипохлорита натрия.
По мнению некоторых ученых (В. А. Углов, и др.), бактерицидный эффект гипохлорита натрия более высок, чем у хлорной извести. Что касается гипохлорита, полученного электролитическим способом, то, как указывает Ф. Эфраим, он обладает более сильным окислительным действием, чем гипохлориты, полученные химическим путем, так как содержание свободной кислоты в них выше.
В наших опытах бактерицидный эффект электролизованного раствора поваренной соли, а также факторы, влияющие на него, проверялись на автоклавированной водопроводной воде, искусственно зараженной кишечной палочкой. Для сравнения ставили опыты, в которых для обеззараживания применяли хлорную воду. Предварительно была изучена устойчивость к окислителю 5 штаммов кишечной палочки, 2 из которых выделены из сточной жидкости. Наиболее устойчивыми к окис-
Таблица 1
Эффект обеззараживания хлорной водой и продуктами электролиза автоклавированной водопроводной воды, зараженной кишечной палочкой
Продукты электролиза поваренной соли Хлорн ая вода
Доза (в .иг/л) гигиенический эффект (количество клеток в I л) бактерицидный эффект (в ?й) гигиенический эффект (количество клеток в 1 л) бактерицидный эффект (в %)
М±т
Контроль 12200 ± 2100
0,2 2736 ± 140 77,25 5556 ± 270 53,72
0,3 67 ± 14 94,44 1500 ± 112 87,54
0,4 24 ± 5 99,82 216 ± 14 98,16
0,5 2 ± 1 99,99 20 ± 3 99,83
0,6 0 100 1 ± 1 99,99
0,7 0 100 0 100
Примечание. Под гигиеническим эффектом понимают остающееся абсолютное количество бактерий в воде.
лителю оказались штаммы, выделенные из сточной жидкости, и музейный штамм, полученный в Контрольном институте медицинских и биологических препаратов им. Л. А. Тарасовича. Судя по результатам исследований, бактерицидные свойства продуктов электролиза поваренной соли не уступают свойствам хлора (табл. 1).
Как и при хлорировании, воздействуя в течение 30 мин. дозой исследуемого реагента по активному хлору 0,2—0,3 мг/л на взвесь кишечной палочки, находящейся в концентрации 10 000 клеток на 1 л, мы до-
# бивались гибели основной массы бактерий. Дальнейшее обеззараживание в воде наиболее резистентных особей кишечной палочки, составляющих несколько процентов основного количества микроорганизмов, потребовало значительного повышения дозы как электролизованного раствора поваленной соли, так и хлора. Следует отметить, что гигиенический эффект при использовании высоких доз продуктов электролиза оказался несколько выше, чем у хлора.
Бактерицидный эффект возрастал с увеличением дозы и продолжительности контакта, причем превалирующее значение приобретала концентрация дезинфицирующего вещества, как и при хлорировании. Большое влияние на результаты обеззараживания продуктами электролиза поваренной соли оказывало исходное содержание бактерий в воде (рис. 2). Установлено, что для полного подавления жизнедеятельности кишечной палочки, находящейся в воде в количестве 100—1000 осо-^ бей на 1 л, требуется, чтобы доза исследуемого продукта составляла 0,3 мг/л, а при концентрации 1000—10 000 особей — 0,6 мг/л по активному хлору. С увеличением исходного содержания бактерий до 100 000 клеток на 1 л полный бактерицидный эффект будет обеспечен при условии, если дозировка обеззараживающего продукта достигает 0,8 мг/л.
Температурный фактор в наших исследованиях не оказывал существенного влияния на инактивацию бактерий. В то же время активная реакция среды при обеззараживании воды исследуемым реагентом значительно изменяла его бактерицидный эффект.
Как установлено нами, для полного подавления жизнедеятельности кишечной палочки, находящейся в воде с рН 5,2 в концентрации 12 000 клеток в 1 л, требовалось, чтобы доза бактерицидного продукта составляла 0,4 мг/л; при повышении же реакции среды до рН 8,3 необходимо было летальную дозу почти удвоить, ф При воздействии исследуемого реагента на сапрофитную микро-
флору, находящуюся в воде в концентрации 1200—1500 в 1 мл, получаемую добавлением в автоклавированную водопроводную воду сточной жидкости, был достигнут высокий бактерицидный эффект. Так, под воздействием дозы 0,2 мг/л погибло 60% клеток микроорганизмов, дозы 0,4 мг/л — 77%, а дозы 1 мг/л — 99,9°/о- Хлорирование дало аналогичный результат.
Для обоснования критерия надежности обеззараживания воды продуктами электролиза исследуемый реагент по отношению к патогенным бактериям при содержании кишечной палочки в воде не более 3 в 1 л была изучена сравнительная устойчивость кишечной палочки и нескольких штаммов дизентерийных бактерий Флекснера, Зонне и Григорьева—Шига. Выбирая штаммы дизентерийных бактерий для опытов, мы
♦ учитывали, что широкое внедрение в практику химико-терапевтических препаратов, к которым принадлежат синтетические химические вещества и антибиотики, приводит к повышению лекарственноустойчивых форм патогенных микроорганизмов. По утверждению X. X. Планельес и О. В. Бычковской, в процессе приобретения микробами устойчивости к антибиотикам у них может повышаться устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Особенно важно возможное появление у указанных бактерий резистентности к дезинфицирующим веществам.
Однако исследования, проведенные Г. П. Яковлевой (1966), показали, что лекарственноустойчивый штамм дизентерии Зонне по отношению к озону не отличается от обычных нелекарственноустойчивых. Между тем работ, подтверждающих эту точку зрения, недостаточно. Учитывая широкую распространенность лекарственноустойчивых штам-
* мов дизентерийных бактерий, их измененные биохимические свойства, а
2*
19
также отсутствие данных, свидетельствующих об отношении указанных микроорганизмов к обеззараживающему действию продуктов электролиза поваренной соли, мы использовали их наряду с другими штаммами дизентерийных бактерий. Как выявлено, устойчивость к воздействию электролитического исследуемого продукта снижалась в такой последовательности: кишечная палочка, бактерии Зонне, Григорьева—Шига, Флекснера. Для достижения надежных результатов мы исследовали действие продуктов электролиза при массированном заражении изучаемых нами бактерий в концентрации 100 000 клеток на 1 л и соотношении кишечной и дизентерийной палочки 1:1. Полученные нами данные приведены в табл. 2.
Таблица 2
Обеззараживание продуктами электролиза поваренной соли автоклавированной водопроводной воды, содержащей кишечную палочку и бактерии дизентерии Зонне
Продукты электролиза поваренной соли
0,3 0.5 0,7
Штамм и исходное заражение эффект обеззараживания (в %) гигиенический эффект (количество клеток в 1 л) эффект обеззараживания (в к) гигиенический эффект (количество клеток в 1 Л) эффект обеззараживания (в «) гигиенический эффект (количество клеток в 1 л)
Кишечная палочка — 99 000 клеток в 1 л ...... 95,0 3 500 99,76 240 99,99 10
Дизентерийная палочка Зонне—110 000 клеток в 1 л 96,7 3 700 99,9 100 100 0
Вместе с тем, как и следовало ожидать, при обеззараживании более завышенных концентраций кишечных и дизентерийных палочек потребовались более высокие дозы исследуемого продукта электролиза как для бактерий Зонне, так и для кишечной палочки. Однако если проследить за процентом погибших дизентерийных и кишечных палочек и гигиеническим эффектом при всех использованных нами дозах (от 0,2 до 0,6 мг/л), то можно отметить некоторое отставание бактерицидного эффекта при обеззараживании кишечной палочки. При дозе 0,5 мг/л погибало 99,9% дизентерийных бактерий и 99,76°/0 кишечных палочек. Гигиенический эффект в отношении дизентерийных бактерий составил 100 микробных клеток на 1 л, а в отношении кишечных палочек 240 на тот же объем воды. Доза 0,7 мг/л оказалась достаточной, чтобы вызвать 100% бактерицидный эффект в отношении дизентерийных бактерий Зонне при сохранившихся единичных бактериях кишечной палочки.
Годичные производственные испытания конструкций с магнетито-выми электродами при обеззараживании сточных вод и полупроизводственные с графитовыми при обеззараживании питьевых вод показали их экономичность, простоту и надежность в эксплуатации, а также высокие бактерицидные качества полученных продуктов электролиза. Так, после обеззараживания воды, взятой из Москва-реки в районе Рублевского водозабора при использовании активного хлора и продукта электролиза в дозе 1,2 мг/л и 30-минутном контакте, кишечная палочка, находившаяся в исходной воде в концентрации около 12 клеток в 1 л, не была обнаружена. При этом насчитывалось количество сапрофитной микрофлоры в пределах 10—15 в 1 мл от начального содержания 1800 особей. Уровень остаточного хлора после 30-минутного контакта колебался в пределах 0,2—0,3 мг/л; он находился в основном в виде свободного хлора (0,2 мг/л) и монохлорамина (0,24 мг/л).
Выводы
1. Начатое в Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова использование электролиза для обеззараживания питьевой и сточной жидкости привело к положительным результатам. Разработанные конструкции электролизеров, в которых установлены электроды из дробленого засыпного магнетита и графита, оказались надежными в условиях опытно-производственной эксплуатации.
2. Продукты электролиза поваренной соли, полученные в исследуемых электролизерах, обладают высоким бактерицидным действием. При обеззараживании водопроводной воды, содержавшей кишечную палочку в концентрации 10 000 клеток в 1 л, полный бактерицидный эффект исследуемого реагента наступал при дозе 0,6 мг/л, при остаточном хлоре 0,2—0,3 мг/л.
3. Кишечная палочка при исследуемом методе обеззараживания сохраняет санитарно-показательное значение по отношению к патогенным бактериям.
4. По бактерицидному действию (при одинаковой концентрации активного хлора) продукты электролиза раствора поваренной соли, используемые для обеззараживания сырой речной и автоклавированной воды с искусственно внесенной кишечной палочкой, не уступают хлору, а в некоторых случаях обеспечивают несколько более высокий эффект.
ЛИТЕРАТУРА
Бычковская О. В. Ж. микробиол., 1952, № 4, с. 52. — Э б е р т Л. Я., Куни-н а Л. А. Гиг. и сан., 1962, № 10, с. 16. — Планельес X. X. Ж. микробиол., 1951, № 3, с. 24. — Углов В. А. Теория и практика хлорирования воды. Харьков, 1930. — Эфраим Ф. Неорганическая химия. М.—Л., 1933, ч. 1. — Яговой П. Н. Гит. и сан., 1961, № 6, с. 93.
Поступила 4/IX 1967 г.
AN EFFECTIVE METHOD OF ELECTROLYSIS FOR DRINKING WATER
DECONTAMINATION
L. A. Sergunina
The author studied the functioning of a new electrolyser with a multiple magnetite and graphite electrodes, constructed by the Academy of Municipal Services, intended for obtaining bactericidal products directly at waterworks and sewage purification works. Experimental findings proved the product of common salt electrolysis, containing equal concentrations of active chlorine as the ordinary gaseous chlorine, to produce an equal and in some cases a greater bactericidal effect than the latter. As in case of chlormation the decontaminating effect of the product of common salt electrolysis increased with the length of the time of contact. The bactericidal dose of the reagent augmented with the increase of the concentration of bacteria in the water. The lowering of the pH level of water increased the bactericidal action of the products of electrolysis and a rise of its level decreased it. In water decontamination with the products of electrolysis of common salt Esch. Coli retains its sanitary significance in respect to the pathogenic bacteria. Positive results were obtained at testing for a year of a new installation for electrolysis of common salt and the use of the product thereby obtained for decontamination of sewage.
