Научная статья на тему 'ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ МЕТОДА ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД '

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ МЕТОДА ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
13
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
Область наук
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Л.А. Ветрилэ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS FOR HYGIENIC ASSESSMENT OF THE METHOD OF ARTIFICIAL REPLENISHMENT OF UNDERGROUND WATER SUPPLY

The investigation results obtained proved the presence in water of sulfanol НП-1 at a concentration of 1 mg/l to have no effect on the degree of adsorption of bacterium coli. At a concentration of 5 and 10 mg/l it diminished the adsorption capacity of the water-bearing soil. Sulfanol НП-1 at a concentration of 10 mg/l and higher promoted a longer survival of bacterium coli in the water-bearing soil.

Текст научной работы на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ МЕТОДА ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД »

Не исключено, что бактерицидное действие хлора снижается в присутствии ПАВ потому, что последние способны в какой-то мере изолировать бактерии от соприкосновения с другими веществами, растворенными в воде (Klust и Mann), в данном случае с хлором.

Установленные нами факты могут иметь практическое значение. Концентрации ПАВ, стимулирующие развитие микрофлоры (2—10 мг/л), редко, но, по-видимому, могут создаваться в водоемах, где они при сравнительно длительном нахождении способны проявлять свое стимулирующее действие. В водопроводной воде ПАВ в таких концентрациях никогда не встречаются. Однако при хлорировании сточных вод, где ПАВ могут достигать сравнительно высоких концентраций, эффект хлорирования при сравнительно невысоких концентрациях хлора может снижаться или вовсе отсутствовать.

Выводы

1. Наиболее распространенные анионоактивные и неионогенные ПАВ не угнетают развития водной микрофлоры в значительных концентациях.

2. В экспериментальных условиях установлено, что анионоактивные ПАВ в определенных концентрациях способны в значительной степени стимулировать размножение в воде сапрофитных бактерий, кишечной палочки и бактерий брюшного тифа.

3. При сравнительно невысоких, но уже бактерицидных концентрациях активного хлора присутствующие в воде ПАВ иногда могут препятствовать проявлению бактерицидного эффекта хлора и даже проявлять стимулирующее действие, вызывая интенсивное размножение указанной микрофлоры. Это может иметь определенное эпидемиологическое значение.

4. Наиболее вероятное проявление указанных свойств ПАВ в натурных условиях — это стимуляция развития микрофлоры в водоемах и ухудшение условий хлорирования сточных вод. Подобное неблагоприятное действие ПАВ, очевидно, может проявляться при очень неблагоприятных условиях водоснабжения, при относительно высоких концентрациях в воде этих веществ, недостаточных дозах хлора, застоев воды в резервуарах или в водопроводной сети и др.

ЛИТЕРАТУРА. Prat J.f Giraud A., The Pollution of Water by Detergents. Paris, 1964. — R о b е с k G., Bryant A. R., Ward R. L. et al. J. Am. Water Works. Ass., 1962, v. 54, p. 75.

Поступила 7/11 1972 r.

THE EFFECT OF SYNTHETIC SURFACE ACTIVE SUBSTANCES ON MICROORGANISMS AND WATER CHLORI NATION

E. A. Mozhaev, L. E. Korsh, A. N. Zakharkina, N. Ya. Frolenkova, N. D. Timofeeva

The most widely used anion-active and nonionogenic surface-active substances (SAS) do not hinder the development of «aprophytic microorganisms and the typhoid fever bacteria in water. In the joint presence of active chlorine in comparatively low bactericidal concentrations the SAS may in certain case impede the bactericidal action of chlorine and even have a stimulating effect, producing an intensive multiplication of microorganisms.

УДК 614.777:628.112

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ

ОЦЕНКЕ МЕТОДА ИСКУССТВЕННОГО ПОПОЛНЕНИЯ ЗАПАСОВ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД

JI. А. Ветрилэ

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

Для восполнения все чаще возникающего дефицита подземных вод в СССР и за рубежом их запасы пополняют за счет искусственной инфильтрации воды открытых водоемов. При пополнении подземных вод путем

инфильтрации речной воды в грунт не исключается возможность загрязнения подземных вод. В связи с этим большое значение приобретает вопрос о дальности распространения загрязнений с подземным потоком, о факторах, влияющих на этот процесс. Решение этого вопроса должно основываться в первую очередь на изучении явлений сорбции и десорбции в грунтах бактерий и химических веществ инфильтрационной воды.

В связи с развитием производства и широким внедрением химических веществ в промышленности и быту возрастает возможность загрязнения ими открытых водоемов и почвы, а также грунтовых вод. Наиболее опасны поверхностно-активные вещества (ПАВ), так как они способны не только проникать через грунт до подземных вод, но и распространяться с грунтовым потоком на довольно большие расстояния — до 300 м (Deluti; Campe-ni). Кроме того, по имеющимся литературным данным, ПАВ в силу своих физико-химических особенностей влияют на степень адсорбции как микроорганизмов, так и химических веществ (Robeck и соавт.; Nichols и Коепп; Е. М. Штаркас).

Задачей проведенных нами экспериментов являлось изучение адсорбции водонасыщенными грунтами сульфонола НП-1 из водных растворов, а также влияния сульфонола НП-1 на степень адсорбции и десорбции кишечной палочки при их совместной фильтрации через водонасыщенные грунты разного гранулометрического состава.

Сульфонол НП-1 относится к анионогенным ПАВ, биохимически трудно окисляющимся. Он широко применяется в промышленности и быту. Из-за этих особенностей суль-фон НП-1 и выбран нами для исследований.

Эксперименты проводили на модельной фильтрационной установке, состоящей из стеклянных цилиндров диаметром 3,5 см и высотой 45 см, укрепленных в штативе. Скорость движения воды регулировали с помощью винтовых зажимов, она составляла 2,7 м в сутки — минимальная скорость в условиях эксперимента. В качестве фильтрующего материала использовали сортированный песок с диаметром частиц 0,25—0,5 и 0,5—1,0 мм — наиболее пригодный как фильтрующий материал при устройстве сооружений для искусственного пополнения запасов подземных вод. Для того чтобы исключить возможное влияние на адсорбцию колебаний химического состава воды, при проведении исследований использовали воду из артезианской скважины, имеющую постоянный состав со следующими санитарно-химическими показателями: цветность 6°, прозрачность больше 30 см, рН 6,8; щелочность 3,3 мг/л, сухой остаток 437 мг!л, жесткость общая 16,3 мг/экв/л, кальций 52,91 мг/л, магний 37,33 мг/л', железо 0,08 мг/л, азот аммонийный 0,3 мг/л, нитриты 0,001 мг/л, нитраты 0,00, хлориды 11,36 мг/л, сульфаты 82,61 мг/л, окисляемость 1,84 мг О J л, общее число микробов —2, коли-титр больше 500.

Испытывали концентрации сульфонола НП-1, равные 1, 5 и 10 мг/л, т. е. в 2, 10 и 20 раз выше ПДК. Сульфонол в воде определяли по методу, описанному Longwell и соавт. в модификации Ю. Ю. Лурье и П. С. Антиповой (1959), основанному на экстракции хлороформом с последующей колориметрией соединений, образующихся при взаимодействии между ПАВ и метиленовым синим.

Через каждый цилиндр пропускали определенное количество раствора той или иной концентрации. Фильтрат собирали малыми порциями, определяя в них количество суль_ фонола. По окончании фильтрации растворов пески промывали чистой водой с той же ско_ ростью до тех пор, пока в фильтрате не обнаруживался суль-фон. О количестве задержанного вещества судили по разности между количеством сульфонола в исходной воде и фильтрате за весь цикл фильтрации.

Результаты исследований представлены в табл. 1.

Анализ табл. 1 свидетельствует, что степень адсорбции сульфонола НП-1 песками находится в прямой зависимости от концентрации его в исходной воде. При концентрации сульфонола в воде, равной 1—10 мг/л, количество

Таблица I

Адсорбция сульфонола НП-1 при фильтрации растворов через'водонасыщенные грунты с диаметром частиц 0,25—0,5 мм и коэффициентом фильтрации 0,055 см/сек

i igs s§ss S-8-5 и g x ж П Количество сульфонола. поступившего с водов на фильтрацию Количество сульфона в фильтрате Количество суль-фоиола, адсорбированное всей массой песка Количество сульфонола, адсорбированное в 1 г песка (в мкг/г)

¿AS. мг

1 5 10 0,43—0,06 0,8—0,34 4,5^0,9 0,33—0,05 0,5^0,08 0,4—0,09 0,1—0,02 1,3^0.3 4,1—0,8 0,19 2,5 8,4

адсорбированного сульфонола варьировало от 0,19 до 8,4 мкг/г сухого песка.

Судя по литературным данным (Е. М. Штаркас; ИоЬеск и соавт.), экспериментальные исследования для выяснения влияния ПАВ на адсорбцию бактерий при их совместной фильтрации через грунты проводились лишь с большими концентрациями ПАВ (свыше 10 мг/л). Учитывая, что в водоемах ПАВ содержатся в более низких концентрациях, мы ставили эксперименты с малыми количествами этих веществ на той же модельной установке. Для инфицирования воды использовали суточную агаровую культуру музейного штамма кишечной палочки № 1257. Количество бактерий в исходной воде определяли методом мембранных фильтров с использованием розоловой среды и среды Эндо. Идентификацию бактерий кишечной палочки проводили по морфологическим и биохимическим признакам

Таблица 2

Адсорбция музейного штамма кишечной палочки № 1257 в водонасыщенных грунтах со средним диаметром частиц 0,5—1 мм и коэффициентом фильтрации 0,166 см/сек в присутствии разных концентраций сульфонола НП-1

к . V » • 5^5- Количество бактерий

Исследуси концентра ция сульф нола (в м. поступившее на фильтрацию определяемое в фильтрате адсорбируемое леском

абс. % абс. % абс. %

Контроль 1 10 (6,7—0,1) X 10е (6,9—0,3) X 10е (4,0—0,1) х 10е 100 100 100 (5,1^0.2) X 10е (5,4—0.3) х 10е (3,56—0,1) х 10е 76.1 78.2 89 (1,6^=0,3) х 10е (1,5—0,2) х 106 (4,4—0,4) х 105 23,9 21,8 11

(окраска по Грамму, ферментация глюкозы, лактозы, манита, сахарозы и мальтозы, образование индола и сероводорода, реакция Фогес — Проскауе-ра и с метиловым красным, температурный и цитратный тесты).

В установку № 1 поступала вода, инфицированная кишечной палочкой, со степенью заражения 10е микробных тел в 1 л и с содержанием той или иной испытуемой концентрации сульфонола. В установку № 2, которая служила контролем, поступала та же вода, но без содержания сульфонола. Фильтрацию зараженной воды проводили ежедневно в течение 2 недель до установления равновесия в содержании кишечной палочки между фильтратом и исходной водой. Далее пески промывали водой, свободной от кишечной палочки, но с содержанием тех же концентраций сульфонола. Фильтрат собирали в стерильную посуду малыми порциями, в которых определяли количество бактерий и концентрацию сульфонола. О количестве задержанных бактерий судили по разности между числом бактерий, поступивших с водой на фильтрацию и определяемых в фильтрате. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что количество адсорбированных бактерий в присутствии сульфонола в концентрации 1 мг/л не отличается от контроля. Суль-фонол в концентрации 10 мг/л уменьшает адсорбцию кишечной палочки в 2 раза (Я=0,01).

Учитывая, что сульфонол НП-1 в количестве 1 мг]л не влияет на адсорбцию кишечной палочки, мы ставили аналогичный опыт с концентрациями его 5 и 10 мг/л, но с более мелким песком (средний диаметр частиц 0,25— 0,5 мм). Полученные результаты представлены в табл. 3. Табл. 3 показывает, что концентрация сульфонола НП-1 5 мг/л уменьшает адсорбцию кишечной палочки в меньшей степени, чем концентрация 10 мг/л.

При сравнении табл. 2 и 3 видно, что существует прямая зависимость степени адсорбции кишечной палочки от гранулометрического состава фильтрующего материала. Однако изменение гранулометрического состава фильтрующего материала не меняет соотношения между количеством адсор-

бированных бактерий в присутствии сульфонола в концентрации 10 мг/л и в контроле.

Наши исследования позволили также определить, влияет ли сульфонол на десорбцию бактерий, адсорбированных на песках. Данные, представленные на рис. 1, показывают, что при промывании фильтрационных колонн водой, содержащей сульфонол в концентрациях 5 и 10 мг/л, десорбция бактерий из грунтов увеличивается в \г/2—2 раза (Р=0,01). Причем если изменение степени сорбции бактерий наиболее четко выявляется при концентрациях сульфонола НП-1 в воде на уровне 10 мг/л, то влияние на десорбцию микробов обнаружено при концентрациях сульфонола 5 мг/л (Р = 0,01).

Таблица 3

Адсорбция музейного штамма кишечной палочки № 1257 в водонасыщенных грунтах со средним диаметром частиц 0,25—0,5 мм и коэффициентом фильтрации 0,05 см/сек в присутствии разных концентраций сульфонола НП-1

к , - " • 2> Количество бактерий

S i> а. л * «у v о Jä о поступившее на фильтрацию определяемое в фильтрате адсорбируемое песком

"Öso X ас и х абс. % абс. % абс. %

Контроль 5 10 (5,85—0,8) х 10е (7,2—0,4) х 10е (7,5—0,4) х 10* 100 100 100 (2,9—0,8) х 10* (2,5—0,4) х 10« (3,85—0,8) х 10е 4,96 34,7 51,3 (5,56—0,9) X 10е (4,7—0,7) х 10е (3,65—0,8) х 10« 95,04 65,3 48,7

ПАВ влияют не только на адсорбцию бактерий, но и на выживаемость бактерий в воде. В водоносных горизонтах, приуроченных к трещиноватым породам или гравийно-галечниковым отложениям, где адсорбционные возможности незначительны, а скорости движения воды довольно большие, для дальности распространения бактериального загрязнения имеет значение длительность выживания бактерий в водэ. Существует мнение, что ПАВ способствуют размножению бактерий. Так, Anderson выделил 10 штаммов бактерий, которые были в состоянии усваивать алкил-бензолсульфонаты и другие ПАВ.

Мы в лабораторных условиях изучали выживаемость штамма кишечной палочки, свежевыделенного изфекалий, в присутствии разных концентраций сульфонола НП-1 в водонасыщенных грунтах. Опыты ставили в 3-литровых сосудах, заполненных песком со средним диаметром частиц

Р--0.0<

«с «

7 .7 4 5 6 7 8 Я Ю " I? Дни исследования

Рис. 1. Десорбция музейного штамма кишечной палочки № 1257 в присутствии разных концентраций сульфонола НП-1. 1 — контроль; 2 — 5 мг/л: 3 — 10 мг/л.

0,25—0,5 мм и артезианской водой, инфицированной суточной культурой названного штамма кишечной палочки. Соотношение воды и песка составляло 3 : 1. Степень заражения воды 107 микробных тел в 1 л. Концентрацию сульфонола поддерживали постоянными—они составляли 1, 10 и 20 мг/л. Результаты исследований представлены на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что отмирание кишечной палочки в присутствии сульфонола НП-1 в концентрациях 10 и 20 мг/л происходит медленнее, чем в контроле. При концентрации сульфонола 1 мг/л длительность выживания кишечной палочки не отличается от контроля. На 85-й день опыта коли-индекс воды из песков контрольного сосуда составлял 300, в присутствии сульфонола в концентрации сульфонола 1 мг/л — 12, а при содержании сульфонола, равном 10 и 20 мг/л, — 4Х104 и 3,2х 104 соответственно.

В песках сосудов с концентрацией сульфонола 1 мг/л на 110-й день опыта количество бактерий составляло 14 микробных тел на 100 г песка, а при содержании сульфонола, равном 10 и 20 мг/л,— 110 и 580 микробных тел на 100 г песка соответственно. В песках контрольного сосуда на 110-й день опыта кишечная палочка не определялась. В течение опыта

кишечная палочка не меняла своих морфологических и биохимических признаков.

Исследования показывают, что ПАВ в воде, используемой для искусственного пополнения подземных вод, не только способны проникать в водоносные горизонты и загрязнять эти воды, но и оказывать так называе-

40

Дни исследования

70 SS

Рис. 2. Выживаемость кишечной палочки в водоиасыщсниых грунтах в присутствии

разных концентраций сульфонола НП-1. / — контроль: 2 — 1 мг/л: 3— 10 же/л: 4 — 20 мг/л.

мое буксирное действие на бактерии, снижая их адсорбцию в грунтах и увеличивая десорбцию, а также способствуя более длительному выживанию бактерий в водонасыщенных грунтах. Следовательно, содержание ПАВ в воде, используемой с целью пополнения запасов [подземных вод, должно быть на уровне ПДК-

Выводы

1. Сульфонол НП-1, находящийся в воде в концентрациях 5 и 10 мг/л, в 1*/а — 2 раза уменьшает степень сорбционной способности водонасыщенных грунтов в отношении кишечной палочки и увеличивает десорбцию кишечной палочки из грунтов. Изменение гранулометрического состава фильтрующего материала не меняет соотношения между процентом адсорбированных бактерий в присутствии сульфонола в концентрации 10 мг/л и в контроле.

2. Сульфонол, находящийся в воде в концентрации 10 мг/л и выше, способствует более длительному выживанию кишечной палочки в водонасыщенных грунтах.

3. Влияние сульфонола НП-1 на процессы сорбции, десорбции и выживаемости кишечной палочки в водонасыщенных грунтах должно учитываться при разработке санитарных требований к качеству воды открытых водоемов, используемых для искусственного пополнения запасов подземных вод.

ЛИТЕРАТУРА. Штаркас Е. М. Гиг. и сан., 1967 № I, с. 105. — Anderson. Ргос. 19th waste conf., 1965, v. 117, p. 592.— Campeni Water and Sewage workus, 1961, v. 108, p. 188. — D e 1 u t i Publ. Hlth Rep., 1960, v. 1, p. 75. — D о b e с k et al. J. Amer. Water. Ass., 1962, v. 54, p. 75.

Поступила 28/1V 1972 г.

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS FOR HYGIENIC ASSESSMENT OF THE METHOD OF ARTIFICIAL REPLENISHMENT OF UNDERGROUND WATER SUPPLY

L. A. Vetrile

The investigation results obtained proved the presence in water of sulTanol HI1-1 at a concentration of 1 mg/1 to have no effect on the degree of adsorption of bacterium coli. At a concentration of 5 and 10 mg/1 it diminished the adsorption capacity of the water-bearing soil. Sulfanol HI~I-1 at a concentration of 10 mg/1 and higher promoted a longer survival of bacterium coli in the water-bearing soil.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.