CC BY
5
ЛИТЕРАТУРА. Бабенко Г. А. Микроэлементы в экспериментальной я клинической медицине. Киев, 1965. — 3 а й д е л ь А. Н. и др. Эмиссионный спектральный анализ атомных материалов. Л.— М., i960, с. 242. — К о з я -р и н И. П., Г а б о в и ч Р. Д., Попович В. М. — Гиг. и сан., 197/, № 4, с. 18—21. — Никогосян С. В. — Гиг. труда, 1964, № 9, с. 56—57. — Пр о • хватило Е. В. и др. — Гиг. и сан., 1976, № 8, с. 19-23. - Ш у т е и к о О. И. и др. — Гиг. и сан., 1977, № 8, с. 48—50. — В г 0 s с h k е G. — In: Der Eisenstoffwechsel. ¡Dresden, 1964, S. 243.
1 ' Поступила 19/V 1978 r.
*
EFFECT OF A LOW FREGUENCY (50 Hz) ELECTRIC FIELD ON THE BODY R. D, Gabovich, I.P.Kozyarin
Experiments carried out on animals proved the biological effect due to the action of electric fields of industrial frequency (EFIF) to depend on the time of action of the investigated factor and its intensity. The most pronounced action on the body of experimental animals is produced by a field of the intensity of 15 kW/m. The restoration of body functions disturbed by the action of EFIF requires a period of at least 30 days.
УДК 613.34:628.16:661.185
Проф. Е. В. Штанников, И. Е. Ильин
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БАРЬЕРНОЙ РОЛИ ВОДОПРОВОДНЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИИ В ОТНОШЕНИИ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКТОВ ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ
Саратовский медицинский институт
Наши исследования были посвящены гигиеническому исследованию барьерной роли водоочистных сооружений в отношении поверхностно-активных веществ (ПАВ) различных классов и продуктов их трансформации. Изучена эффективность первичного хлорирования, коагуляции, отстаивания, фильтрации и вторичного хлорирования и, кроме того, эффективность очистки воды от ПАВ с помощью озонирования.
Для моделирования загрязнения воды ПАВ использовали наиболее широко распространенные детергенты с различными физико-химическими свойствами.
В исследованиях предпочтение отдавали «жестким» ПАВ, имеющим длительный период естественного гидролитического распада и обладающим вследствие этого высокой стабильностью в водоемах: из анионактивных — азоляту А и сульфонолу НП-1, из неионогенных — ОП-7 и ОП-Ю. В качестве «мягкого» ПАВ использовали вторичный алкилсульфат. Загрязнение воды детергентами осуществляли в концентрациях в 2, 3 и 5 раз превышающих ПДК, что соответствовало реальному содержанию их в водоемах.
Было установлено, что общепринятые приемы очистки воды (первичное хлорирование, коагуляция, отстаивание, фильтрация, вторичное хлорирование) малоэффективны и не обеспечивают надежной очистки от детергентов. Как правило, эффективность очистки не превышала 50—60% (рис. 1). Эффективность очистки оказалась неравноценной: удельный вес первых этапов (первичного хлорирования, коагуляции и отстаивания) незначителен и практического значения в процессе обезвреживания воды от ПАВ не имеет. Например, первичное хлорирование воды дозами, рекомендованными СНиП (3—6 мг/л), в течение 2—6 ч не обеспечивает надежной очистки от ПАВ; в этом случае эффективность ее не выше 2—3%. Дополнительная коагуляция воды также не улучшает эффективности очистки.
При изучении роли и удельного веса коагуляции установлено, что способ химического осаждения общепринятыми дозами (10—30 мг/л) А14(504)3 и РеС13, а также в сочетании их с флоккулянтами (ПАА и ВА-2) не оказывает практически никакого действия на содержание ПАВ в воде.
ш
ч
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
Рис. 1. Эффективность барьерной функции водопроводных очистных сооружений в отношении
«жестких» ПАВ. По оси ординат — остаточное количество ПАВ (в %); А — сульфанол НП-1; Б — азолят А; В — ОП-7; 1 — первичное хлорирование (активного хлора 3—6 ыг/л):
2 — коагуляция сернокислым алюминием (10—30 ыг/л):
3 — отстаивание 1—2 ч; 4 — фильтрация через песок 6 м/ч; 6 — вторичное хлорирование (активного хлора
2-4 ыг/л).
Известно, что эффективность сорбции может быть увеличена путем повышения доз коагулянтов. Оказалось, что использование более высоких концентраций (50—100 мг/л) позволяет увеличить эффективность этого процесса и снизить содержание ани-онактивных детергентов на 30%, а неионогенных — на 10%. Вместе с тем использование повышенных доз коагулянта приводит к ухудшению органолептических свойств и химического состава обработанной воды (увеличению мутности до 2,5—4,5 мг/л), что обусловлено повышением количества А13+ до 3—4,5 мг/л и сульфатов более чем до 500 мг/л).
Проведено также определение влияния ионного состава воды на эффективность сорбции. Для этого моделировали воды хлоридного, сульфатного и гидрокарбонатного классов (группы кальция и натрия) со степенью минерализации 400, 900, 1400 мг/л (по О. А. Алекину).
Установлено, что ионный состав воды и уровень минерализации не оказывают существенного влияния на эффективность сорбции. Например, в водах гидрокарбонатного класса эффективность очистки коагуляцией была тождественна степени обезвреживания в водах хлоридного и сульфатного классов.
Мы изучали и взаимосвязь между эффективностью коагуляции и физико-химическими свойствами ПАВ (структурой, степенью ионизации). Можно было предполагать, что различная структура и степень ионизации могут влиять на процессы формирования хлопьев и степень сорбции. Доказано, что эти свойства ПАВ имеют практическое значение в процессе очистки воды. Оказалось, что эффективность очистки с помощью высоких доз коагулянтов для анионактивных детергентов значительно выше, чем для неионогенных. Отмечено также, что обработка воды коагулянтами не оказывает существенного влияния на уровень пенообразования, который является, как известно, лимитирующим фактором при оценке содержания в воде ПАВ. Отстаивание в течение 1—2 ч как метод очистки воды от детергентов вследствие низкой эффективности не может считаться самостоятельным и должен быть одним из этапов общей технологической схемы.
Наиболее эффективным этапом технологической схемы обработки воды в отношении ПАВ является фильтрация через различные сорбционные материалы. Сорбционная активность песчаных фильтров (по СНиП, гранулометрический состав от 0,5 до 1 мм, высота фильтрующего слоя 60—70 см. скорость фильтрации 5 м/ч) оказалась эффективной в отношении как анион-активных (сульфонола НП-1, азолята А), так и неионогенных (ОП-7, ОП-Ю) ПАВ и составила 50—70%. Максимальной сорбционной емкостью в отноше-нии детергентов отличаются дробленый антрацит и активные угли (АГ-М, А-щелочной). Эффективность использования этих материалов достигает 90%.
Также эффективно применение двойного фильтра песок — дробленый антрацит.
Наряду с изучением эффективности углей в динамических условиях определяли роль этих материалов в статических условиях (так называемое углевание с помощью активного тонкодисперсного угля марки А в коли-
Барьерная функция водопроводных сооружений в отношении продуктов трансформации ПАВ (запах и пенообразование)
Исходная вода Озонированный раствор Вода после обработки 20 мг/л озона
. X 2? в течение 20 мин
я ■ разведение, при котором исчезает запа Я Ш Я в к интенсивность запаха
ПАВ 3 ч р h о £С аапах, баллы т я о.а о s о - X « - S С S запах, баллы * Й-" = £ ь 4í t V 4° « tt-tc п а _ о П Я У - О. С X СП я О. ? о = « V я С X X а X >> о. н и V ч после первичного хлорирования после коагуляции после отстаивания после фильтрации
Сульфанол НП-1 Азолят А Вторичный алкилсульфат 2.5 2,5 2,5 0 0 1 1:2 5 6 5 5 5 5 1:4 1:4 1:4 . I 2 I 100 100 100 5 4—5 • 5 4-5 5 5 4 4—5 5 3—4 4 4
Продолжение
Вода после обработки 20 мг/л озона в течение 20 мин
к Я ' интенсивность запаха разведение, при котором исчезает запах пенообразование. ми
ПАВ «■5 -i X ж «с после вторичного хлорирования после первичного хлорирования после коагуляции после отстаивания после фильтрации после вторичного хлорирования после первичного хлорирования после коагуляции после отстаивания после фильтрации после вторичного хлорирования
Сульфанол Азолят А Вторичный НП-1 алкилсульфат 2,5 2,5 2,5 3 3—4 4 1:4 1:6 1:4 1:4 1:4 1:4 1:4 1:5 1:4 1:3 1:3 1:4 1:3 1:3 1:4 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 , 1 1 1 1 1
честве 40 мг/л как отдельно, так и в сочетании с (4 мг/л) КМп04. Углевание оказалось высокоэффективным приемом обработки воды, который наряду с удалением ПАВ позволяет значительно улучшить органолептические свойства обработанной воды. Наиболее значительно инактивируются «мягкие» ПАВ (около 90%), менее значительно — «жесткие» (до 80%).
Вторичное хлорирование воды, являющееся завершающим этапом комплексной обработки, также малоэффективно в отношении детергентов и не позволяет снизить их содержание до безвредного уровня. В этих условиях инактивация ПАВ не зависит от природы хлора (свободный, связанный) и не превышает 3%.
Мы изучали также взаимосвязь между степенью деструкции ПАВ, физико-химическими свойствами детергентов и окислительно-восстанови-тельным потенциалом хлорсодержащих препаратов. По степени активности и величине окислительно-восстановительного потенциала хлорсодержащие препараты идут в следующем порядке: двуокись хлора (820 мВ), газообразный хлор (790 мВ), гипохлорит кальция (600 мВ), хлорная известь 580 (мВ), хлорамин Т (480 мВ). Исследования показали, что ни структура, ни степень ионизации ПАВ, ни величина окислительно-восстановительного потенциала, ни природа хлора не оказывают существенного влияния на деструкцию ПАВ. Например, степень деструкции «жестких» и «мягких» ПАВ в этих условиях была практически одинаковой. Не отмечено существенной разницы и в инактивации ПАВ высокоактивными (двуокись хлора) и низкоактивными (хлорамин Т) препаратами.
Поскольку озонирование — эффективный способ улучшения качества воды, определяли влияние этого процесса на деструкцию ПАВ и органолептические свойства воды. Исследования показали, что все изучавшиеся ПАВ в концентрациях от 0,5 до 10 мг/л сравнительно легко окислялись дозами озона 10—20 мг/л за 5—10 мин, вследствие чего значительно снижалась пе-нообразующая способность. Установлено, что глубина деструкции зависит не только от свойств ПАВ и их концентрации, но и от дозы озона и времени обработки. Выявлена взаимосвязь между физико-химическими свойствами озонируемых детергентов и степенью их деструкции. Оказалось, что биологически «мягкие» ПАВ в большей степени склонны к озонолизу, чем «жесткие». Так, при озонировании первых деструкция составляла 80%, а вторых — лишь 50%. Анионактивные и неионогенные детергенты подвержены деструкции в равной степени.
Продукты озонирования ПАВ обладают способностью ухудшать органолептические свойства воды (см. таблицу). Например, озонированный раствор ПАВ, ранее не обладавший запахом, приобретает неприятный, сохраняющийся до 3 сут запах интенсивностью 3—5 баллов, начиная с концентрации ПАВ 3 мг/л. Ухудшение качества воды связано со степенью деструкции ПАВ. Так, при озонировании «жестких» ПАВ (сульфонола НП-1, азолята А, ОП-7, ОП-Ю) интенсивность запаха обработанной воды при деструкции 90% составляла 4 балла, а при деструкции 30% — всего 1 балл. Подобная закономерность оказалась характерной для всех изученных «жестких» и «мягких» ПАВ.
-1-1-г—f—I—Г
220 260 300 340 ни
т-1-1—I 'T"'i—Г*Т"
220 260 300 340/
Рис. 2. Спектрофотометрическая характеристика растворов ПАВ и продуктов их трансформации.
По оси абсцисс — длина волны (в ни); по оси ординат— оптическая плотность (в ед. экстннкции); А — сульфа-нол НП-1; Б — ОП-Ю; / — продукты деструкции ПАВ озоном; 2 — продукты деструкции ПАВ до озонирования; 3 — ПАВ после комбинированной обработки.
Спектрофотометрическне исследования позволили качественно дифференцировать продукты трансформации озонированных растворов ПАВ и отнести их к группе альдегидов и кетонов (рис. 2), что подтверждается исчезновением характерных пиков в УФ-области спектра для ПАВ и появлением пологих линий с максимумом поглощения 210—260 нмдля продуктов трансформации. Это согласуется с данными А. А. Королева и соавт. (1975).
Мы изучали эффективность барьерной роли водопроводных очистных сооружений в отношении продуктов трансформаций ПАВ в процессе озонирования (см. таблицу). Исследования показали низкую эффективность общепринятых приемов (первичного хлорирования, коагуляции, отстаивания, фильтрации, повторного хлорирования) на всех этапах очистки воды в отношении этих веществ, что подтверждается результатами прямых и косвенных исследований. Например, интенсивность запаха обработанной воды по сравнению с исходной (5 баллов) снижалась весьма незначительно и составляла 4 балла.
Таким образом, изменение органолептических свойств озонированных растворов определяется степенью деструкции детергента и его исходной концентрацией. Максимальное ухудшение качества воды наблюдается при высокой степени деструкции и высокой концентрации озонируемых .детергентов. ,
Мы определяли также токсичность хлорированных и нехлорированных. ПАВ, полученных в процессе обработки газообразным хлором или хлор-аминной обработки. В острых опытах исследовали токсическое действие исходных веществ и продуктов их трансформации. Существенного различия в токсическом действии хлорированных и нехлорированных ПАВ не установлено. Например, LD50 для азолята А и продуктов его трансформации была. одинаковой и составляла 5150 мг/кг.
Кроме того, определяли токсичность и кумулятивные свойства хлорированных продуктов ПАВ в подостром эксперименте. Выявлены определенные различия в токсикодинамике исходных веществ и продуктов их трансформации. Ожидать значительной деструкции под воздействием этих препаратов было маловероятно, в то же время нельзя было исключить возможности поверхностного окисления ПАВ и образования биологически.активных продуктов. Это подтверждается исследованиями Е. В. Штанникова и Е. В. Подземелья и кова, Н. Ю. Степановой, которые доказали возможность трансформации ядохимикатов в процессе хлорирования воды. Мы изучали следующие показатели: массу тела и общее состояние животных, морфологический состав крови, активность ферментативных систем (холинэстеразы,. щелочной фосфатазы), содержание SH-групп в сыворотке крови, титр комплемента, уровень общего белка и белковых фракций. С учетом литературных данных о токсикодинамике изучаемых веществ, а также результатов острого опыта определяли количество холестерина и (i-липопротеинов в сыворотке крови. Проведено также патоморфологическое, гистологическое и гистохимическое исследования органов животных.
Существенного различия в токсикодинамике исходных веществ и продуктов их трансформации не выявлено. Вместе с тем отмечено определенное различие в действии этих веществ на содержание холестерина и р-липопро-теинов в сыворотке крови. Установлены также некоторые различия в биологическом действии продуктов трансформации, полученных при хлорировании газообразным хлором и в процессе хлораминной обработки воды. Например, продукты хлорирования газообразным хлором более токсичны, чем продукты хлораминной обработки, и вызывают снижение количества гемоглобина и эритроцитов. Эти материалы, а также литературные данные (Е. В. Штанников и Е. В. Подземельников) убедительно свидетельствуют о том, что степень токсичности продуктов трансформации химических веществ (ядохимикатов, ПАВ) определяется не только уровнем их деструкции,
как, например, при озонировании, но и физико-химическими процессами взаимодействия молекулы вещества с реагентом при поверхностном окислении.
/Выводы
1. Общепринятые приемы очистки воды на современных водопроводных очистных сооружениях малоэффективны в отношении ПАВ и не обеспечивают надежной очистки.
2. В общей технологической схеме очистки воды от ПАВ наиболее уязвимым звеном являются коагуляция и хлорирование.
3. Использование различных фильтрующих материалов, особенно активных углей, позволяет повысить надежность очистки до 95%.
4. Озонирование — эффективный прием очистки воды от ПАВ. Пороговой их концентрацией, превышение которой при озонировании может привести к ухудшению органолептических свойств воды, является 3 мг/л.
5. Продукты трансформации ПАВ, образующиеся ?в процессе хлорирования воды, по своим токсико-динамическим свойствам отличаются от исходных веществ и могут оказывать влияние на функции организма (снижение содержания холестерина и p-липопротеинов в сыворотке крови), а также, количества гемоглобина и эритроцитов.
6. При гигиеническом контроле качества обработанной воды на. водопроводных очистных сооружениях особое внимание должно быть обращено на эффективность фильтрующей способности различных сорбционных материалов по отношению к ПАВ.
ЛИТЕРАТУРА. Алекин О. А. Основы гидрохимии. Л., 1970, с. 120— 122. — Королев А. А., Богданов М. Ц., Витвицкая Б. Р. — Гиг, и сан., 1975, № 1, с. 16—19. — Королев А. А., Л а с "к и н а В. П. — Там же, 1975, № 8, с. 15—17. — Штанников |Е. В., Подземельни-к о в Е. В. — Там ¡же, 1978, № 3, с. 18—23.
• Поступила 12/VII 1978 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF THE ^BARRIER ROLE OF WATER TREATMENT INSTALLATIONS N RESPECT TO SURFACE-ACTIVE SUB STANCES AND THEIR
TRANSFORMATION PRODUCTS
E. V. Shtannikov, I. E. ¡¡¡in
The water treatment procedures used at modern waterworks wer «found to be ineffective in respect to detergents. In the general technological scheme of water treatment the least effective stages for removal of surface-active substances (SAS) are flocculation and chlorina-tion. SAS transformation products, that are formed in the course of water chlorination processes, differ from the original substances by their toxico-dynamic properties and may have a definite effect on the body functions.
УДК 672.51-053.2
Канд. биол. наук Ю. А. Ямпольская, В. Г. Ужей, Т. Н. Дунаевская
ОБ АСИММЕТРИИ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ
Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Институт антропологии Московского университета им. М. В. Ломоносова
Принято думать, что частота встречаемости величин антропометрических признаков подчиняется закону нормального распределения, что графически выражается симметричной одновершинной кривой Гаусса. Однако бесспорность такого мнения неоднократно подвергалась критике. В частности, замечено, что масса тела обнаруживает явное отклонение в распределении величин в сторону их возрастания, т. е. правостороннюю асимметрию. В СССР одним из первых обратил на это внимание В. В. Бунак при об-
