CC BY
2
большинство детей потребляют по три чайные ложки сахара в каждый прием пищи, что уже составляет около 100 г в сутки. При этом не учитывается количество сахара, содержащегося в мучных и кондитерских изделиях. Вместе с тем известно, что потребление сахара более 30 г в сутки является «критическим» в отношении возникновения кариеса зубов [4].
Литература
1. Петровский К. С. Гигиена питания.— М., 1975.
2. Руководство по изучению питания и здоровья населения / Под ред. А. А. Покровского.— М., 1964.
3. Kunze/ W., Partzsch Р., Bärwald J. // Zahn, Mund- und, Kieferheilkd.— 1986.— Bd 74, N 5.— S. 443—449.
4. Takeuchi D.-S.// Int. Dental J.—1961.—Vol. 11, N 4.— P. 443—457. '
Поступила 15.04.90
Summary. The most children caries morbidity was co-rrelated with the intensity of carbohydrates uptake and was not directly connected with the fluorine content in the water. Author concluded, that the rational nourishment is significant in the caries prophylaxis.
© Л. В. ВОРОБЬЕВА. 1991
УДК 614.777:1628.191:676.161-02:1551.312+627.157
Л. В. Воробьева
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КАК ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В РАЙОНАХ РАЗМЕЩЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт
Присутствие значительного количества волокон в сточных водах целлюлозно-бумажных предприятий (ЦБП) способствует образованию мощной зоны донных отложений (ДО), которые занимают большую часть акватории и оказывают неизбежное отрицательное влияние на условия санитарного водопользования населения. До настоящего времени отсутствуют сведения об эпидемиологической и токсикологической опасности ДО в районах ЦБП, а также данные о влиянии их на органолептические свойства воды и процессы естественного самоочищения; не разработаны методические приемы гигиенической оценки их и методы контроля. В связи с этим была проведена комплексная санитарно-химиче-ская, бактериологическая и токсикологическая оценка ДО, отобранных на различном расстоянии (500, 2000 и 2500 м) от места сброса неочищенных сточных вод производства беленой целлюлозы. В качестзе контроля использовали грунты открытой части Ладожского озера.
Учитывая, что основным компонентом ДО в районах ЦБП являются лигнинные вещества (ЛВ) и целлюлозное волокно, процессы трансформации органических компонентов ДО оценивали по кинетике убыли ЛВ и накоплению продуктов их деструкции в контактирующей воде модельных водоемов и параллельно по изменению ее орга-нолептических и санитарно-химических свойств. Оценку органолептических свойств воды и течения процессов самоочищения осуществляли в соответствии с [5] с некоторым расширением при этом спектра показателей, используемых для определения качества воды (химическое потребление кислорода — ХПК, содержание фенолов, метанола, формальдегида):
ДО смешивали в соотношении 1:4 со специально подготовленной водой (дехлорированной водопроводной, природной) в 20-литровых емкостях, интенсивно встряхивали на аппарате АВУ-6С в течение 2 ч. Во время опыта в модельных водоемах поддерживали температуру 20—22 °С. Накопление продуктов трансформации органических компонентов ДО и влияние их на процессы самоочищения изучали в течение 50 сут. Осуществляли наблюдение за активной реакцией, цветностью воДы, содержанием растворенного в воде кислорода, динамикой процессов нитрификации азотсодержащих органических веществ, показателем бихроматной окисляемости, содержанием ЛВ, накоплением фенолов, метанола и формальдегида. В специальной серии опытов изучали особенности развития сапрофитной, индикаторной (лактозоположительные кишечные палочки — ЛКП и энтерококки), потенциально-патогенной (синегнойная палочка), патогенной микрофлоры (сальмонелла паратифа В, шигеллы Флекснера и Зонне) и коли-фагов, для чего использовали бактериофаг, лизирующий культуру Е. coli В. При проведении санитарно-химических исследований пользовались унифицированными методами анализа вод, при бактериологических наблюдениях — методами ГОСТа 2761 — 84 и методическими указаниями [6].
Санитарно-токсикологическую оценку ДО и продуктов их деструкции проводили с помощью биотестирования и в условиях подострого опыта на теплокровных животных.
Для изучения характера и особенностей биологического действия продуктов трансформации ДО максимально стандартизировали условия их получения. Водные вытяжки ДО получали в ре-
зультате 10-дневного настаивания с учетом образования продуктов трансформации. Учитывая, что ДО в районах ЦБП могут служить источником поступления веществ — предшественников гало-генсодержащих соединений (лигнинов и продуктов их деструкции, смоляных и жирных кислот), из которых в процессе хлорирования на водопроводных станциях образуются более токсичные соединения, в санитарно-токсикологических исследованиях на гидробионтах и белых крысах использовали также предварительно хлорированные вытяжки ДО. Хлорирование вытяжек осуществляли в соответствии с ГОСТом 2874—82 «Вода питьевая» до величины остаточного хлора 0,3—0,5 мг/л. Учитывая большую чувствительность гидробионтов к хлору, вытяжки ДО отстаивали в течение 10 сут до полного дехлорирования. Для исключения пищевых конкурентов вытяжки предварительно фильтровали через планктонный газ № 70. Биотестирование проводили на двух видах ракообразных (Geriodafnaia affinis и С. quadrangula) и двух видах дафний (D. enculla и С. quadrangula) и двух видах дафний (D. enculla и D. magna) в соответствии с требованиями Международного стандарта [4]; балл токсичности рассчитывали по методу Л. А. Лесникова [3].
В санитарно-токсикологическом эксперименте использовали белых крыс со средней массой 150 г, длительность эксперимента составила 45 сут. Подопытные животные были разбиты на 8 групп, в каждой из которых крысы получали вытяжки ДО, отобранных на различном от места спуска сточных вод расстоянии: 1-я группа — 500 м, 2-я — 2500 м, 3-я — 3500 м; 4, 5 и 6-я группы — соответствующие вытяжки после хлорирования, 7-я и 8-я группы (контроль) — нехлорированные и хлорированные вытяжки ДО,
отобранных вне зоны влияния сточных вод ЦБП. Введение водных вытяжек осуществляли ежедневно натощак в объеме 3 мл. Наряду с интегральными показателями (масса тела, коэффициенты массы внутренних органов) контролировали влияние продуктов трансформации ДО на ЦНС, систему крови, антиоксидантную систему (содержание БН- и ББ-групп в крови и тканях, аскорбиновой кислоты в тканях головного мозга и печени, активность супероксиддисмутазы, катала-зы эритроцитов, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, глутатионредуктазы), ферментообразующую функцию печени (активность холинэстеразы и аланин-аминотрансферазы крови), функцию почек (концентрация мочевины и креатинина в крови), иммунную систему (бактерицидность сыворотки, активность В-лизинов и лизоцима крови), содержание холестерина и общих липидов в крови. Кроме того, изучали гонадо- и эмбриотропное действие, мутагенный эффект в тесте Эймса. По окончании эксперимента проводили гистологические исследования внутренних органов.
Полученные результаты показали, что ДО, отобранные в районах размещения ЦБП существенно отличались от контрольных образцов сходного гранулометрического состава открытой части Ладожского озера как по своим санитарно-хи-мическим, бактериологическим, токсикологическим параметрам, так и по влиянию на орга-нолептические свойства воды и процессы естественного самоочищения водных объектов. ДО в месте выпуска сточных вод ЦБП характеризовались более высоким по сравнению с фоном содержанием солей тяжелых металлов, особенно стронция (в 1,7 раза), никеля (в 1.87 раза), меди (1,2—3,3 раза), свинца (в 4,1 раза), наличием значительного (до 21 %) количества органических веществ, интенсивным микробным
*
Схема. Биотрансформация органичестх веществ донных отложений в районах размещения Цбп
| Лонные отложения |
рН J
\СОг
~Н ГуммифинацияЛВ
X
Лигногуминовые соединения
цветность
ЩI
Десорбция ореаничесиих веществ \
Лигнинные вещества (ЛВ)
X
— деструкция ЛВ в водной среде
( Фенолы |—| метанол \ |—~\Формальдееид)
+С1
Хлорфенолы
Органолептичесние свойства воды
Самоочищение водоемов
Гидролитичесное отшепление М-содержащих номпонентовлв
Ниэкомоленулярная франиияЛВ
X
хпк t
дефицит растворенного Ог
I
Анаэробиоз
t Mts Щ t
1 t
1 щ
обсеменением, о чем свидетельствовало большое число сапрофитов (от 9,2-105 до 7,2 -107 микробных клеток (м. к.) на 1 г), высокие индексы ЛКП (от ЫО5 до 1-Ю9 м.к/г), энтерококков (1 -108— МО4 м.к/г) и коли-фагов (25— 40 БОЕ/г), наличие патогенной микрофлоры.
В эксперименте на модельных водоемах установлено, что образующиеся в процессе моделирования продукты трансформации ДО оказывали существенное влияние на органолептические свойства и химический состав контактирующих вод. Анализ динамики ХПК и содержания Л В позволил выявить сложный характер биохимических превращений органических компонентов ДО (см. схему). Периодическое увеличение в процессе моделирования ХПК и возникающий дефицит кислорода обусловлены деструкцией лиг-нинных компонентов, выделением и окислением водорастворимых низкомолекулярных фракций лигнина [2]. Распад 50% лигнинов завершался к 7—10-м суткам опыта с последующим медленным разложением высокомолекулярных лигнинов. Трансформация органических веществ в составе ДО сопровождалась образованием фенолов, метанола и формальдегида. Содержание фенолов достигало максимума на 7—10-е сутки исследования, в то время как увеличение концентрации метанола и формальдегида в водоемах с ДО начиналось с 3—7-х суток, достигая максимума к 15—20-му дню.
Окисление фенолов, образующихся при трансформации ЛВ, сопровождалось образованием хинонных структур с последующей конденсацией их в гуминовые соединения либо превращением в карбоновые кислоты [2], что способствовало увеличению цветности воды в процессе моделирования.
В присутствии ДО процесс минерализации практически останавливался на стадии аммонификации органических веществ. Ионы аммония интенсивно накапливались на протяжении всего опыта, что может быть результатом либо гидролитического расщепления ЛВ, либо восстановления нитратов высокомолекулярными фракциями лигнина и гуминовых соединений. При этом нельзя исключить и возможность десорбции ионов аммония из ДО [1, 7]. Во всех опытных водоемах наблюдалось торможение процессов нитрификации; образование нитритов и нитратов либо вообще не имело места, либо затягивалось во времени. Особенно выражены эти закономерности в условиях анаэробиоза, что наблюдалось в модельных водоемах с ДО, отобранными на расстоянии 500 м от места спуска сточных вод.
В натурных условиях кинетика превращения органических компонентов ДО и влияние их на процессы самоочищения подчинялись тем же закономерностям. Наблюдения проводили в 7 створах, расположенных на расстоянии от 500 до 10 500 м от места выпуска сточных вод производства беленой целлюлозы.
Условия анаэробиоза в зоне мощных ДО способствовали концентрации загрязнений в придонных слоях водоема, накоплению свободной углекислоты, изменению рН воды в кислую сторону, увеличению десорбции из ДО соединений фосфора, железа, аммония. Значительное содержание ЛВ в составе ДО тормозило процесс нитрификации органических веществ, способствовало активному восстановлению азота нитратов и нитритов до аммиака, серы до сероводорода. Концентрации аммиака в зонах анаэробиоза достигали в поверхностных слоях 18,9 мг/л, в природных — 20,1 мг/л при практическом отсутствии нитритов и нитратов. Активная гуммифи-кация ЛВ в составе ДО приводила к увеличению цветности воды, величина которой составляла 2568° в поверхностных слоях, 2706° в придонных.
Концентрация ДО в глубоководных точках водоема отражала локальный характер и дальность распространения загрязнений. Зоны активного анаэробиоза зарегистрированы на расстоянии до 3500 м, в придонных слоях — до 5500 м, дефицит растворенного в воде кислорода имел место в отдельных глубинных точках, расположенных на расстоянии до 7500 м от источника загрязнения. Формирование зон загрязнения на водном объекте в аэробных условиях подчинялось тем же закономерностям, но интенсивность процесса изменялась, наблюдались накопление и распространение загрязнений в поверхностных потоках, чему способствовало избыточное содержание ЛВ. Натурные исследования, так же как и лабораторное моделирование, показало, что деструкция органических соединений в составе ДО приводит к вторичному загрязнению природных вод фе-нольными соединениями, метиловым спиртом, формальдегидом, а также бензолом и его производными. Кроме того, ДО являлись дополнительным источником поступления в водные объекты хлорированных углеводородов: хлороформа, четыреххлористого углерода, хлорэтиле-нов, бромдихлорметана — продуктов трансформации высокомолекулярных хлорлигнинов. Постоянство, с которым в модельных и натурных условиях регистрировались специфические компоненты деструкции ЛВ (фенолы, метанол и формальдегид), позволяет использовать их для контроля за ДО, а по содержанию хлороформа судить о концентрации хлорлигнинов.
Санитарно-микробиологический контроль за индикаторной, потенциально-патогенной и патогенной микрофлорой позволил установить, что все тест-микробы выживали и размножались в составе техногенных грунтов. При этом наибольшую жизнеспособность проявили энтерококк и коли-фаг. Энтерококк после определенного периода адаптации (от 2 до 7 сут) активно развивался как в контрольном, так и в опытных водоемах, индекс его к 30-м суткам эксперимента в ДО, отобранных на расстоянии 500 м
от источника загрязнения, превышал контрольные уровни и составлял 2,3-10' м. к/кг. Коли-фаг на протяжении эксперимента сохранялся во всех исследуемых пробах ДО, уровень его в первые 7 сут опыта превышал таковой в контрольных водоемах. Развитие ЛКП характеризовалось почти недельным периодом адаптации с последующей реактивацией на 10—20-е сутки эксперимента. Индекс ЛКП в опытных водоемах практически не отличался от контроля и составлял через 30 сут опыта 1,6-105 м.к/кг. Наибольшую устойчивость среди патогенных микроорганизмов проявили сальмонеллы и шигеллы Зонне. Шигеллы Флекснера отмирали в ДО, отобранных в районах выпуска сточных вод ЦБП, на 5—7—10-е сутки моделирования. Штаммы золотистого стафилококка и культура синегнойной палочки обнаружили наименьшую жизнеспособность: индекс этих бактерий уже в 1-е сутки уменьшился в опытных образцах ДО на 3—4 порядка (до 1,2-10' —1,4 • 102 м.к/кг) и медленно снижался в процессе моделирования. Сроки выживания, и интенсивность развития бактерий зависели от содержания в грунтах легкоокисляемых органических соединений. Наиболее интенсивно, иногда превышая контрольные уровни, развивались микроорганизмы в составе ДО, отобранных на расстоянии 500 м от источника загрязнения.
Водные вытяжки ДО были токсичны для гид-робионтов и теплокровных животных. Токсичность ДО зависела от концентрации в их составе техногенных загрязнений, уменьшалась по мере удаления от источника и резко увеличивалась после хлорирования. Так, хлорирование надосадочной жидкости из модельных водоемов увеличивало балл токсичности для гидробионтов в 8—30 раз. Наблюдалась определенная периодичность в изменении токсичности воды модельных водоемов. По мере настаивания водных растворов ДО она возрастала, достигая пиковых значений на 4, 7, 10 и 15-е сутки моделирования, что совпадало с накоплением продуктов трансформации ЛВ (фенолов, метанола, формальдегида), а также с образованием в процессе хлорирования токсичной низкомолекулярной хлор-органики (хлороформа, четыреххлористого углерода, хлорэтиленов и др.).
Картина отравления у теплокровных животных сопровождалась выраженной лейкопенией с резким сдвигом влево (увеличение палочкоядерных, сегментоядерных клеток с появлением молодых форм — метамиелоцитов, форм с базофильной зернистостью и вакуолизацией протоплазмы), имело место выраженное гепатотропное и нефро-токсическое действие, регистрировались изменения в состоянии антиоксидантной системы крови — содержании низкомолекулярных тиолов и аскорбиновой кислоты, активности супероксид-дисмутазы, каталазы, глутатионредуктазы и глю-
козо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов, тканей головного мозга и печени, а также в иммунной системе (снижение активности лизоцима и увеличение содержания В-лизинов). Наиболее выраженными эти изменения были в группах животных, получавших хлорированные вытяжки ДО. Последние оказывали слабое мутагенное действие в тесте Эймса, которое усиливалось в результате хлорирования их. Кроме того, хлорированные вытяжки ДО проявляли гонадо- и эмбрио-тропный эффекты.
Выводы. 1. Донные отложения в местах спуска сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий представляют подвижную биологическую систему, концентрирующую бактериальные и специфические химические компоненты, актива зирующую деструкцию лигнинных веществ с образованием фенолов, метанола и формальдегида, хлорлигнинов до низкомолекулярных хлорированных углеводородов, способствующую возникновению зон активного анаэробиоза, гуммифика-ции лигнина и повышению цветности воды, нарушающую процессы естественного самоочищения водоемов, поддерживающую опасную в эпидемиологическом и токсикологическом отношении ситуацию в зонах санитарного водопользования.
2. Контроль за санитарным состоянием водных акваторий в районах мощных донных отложений может осуществляться по содержанию фенолов, метанола, формальдегида и хлороформа.
3. Выявленные особенности динамики размножения и отмирания микрофлоры, трансформации химических соединений, течения процессов самоочищения установлены для всех образцов донных отложений и отражают закономерности влияния их на водные объекты.
Литература
1. Ганин Г. И., Каплин В. Д. // Круговорот вещества и энергии в водоемах,— Иркутск, 1981,— Вып. 4,— С. 32—33.
2. Криульков В. .4., Каплин В. Г. // Всесоюзный симпозиум по вопросам самоочищения водоемов и смешения сточных вод, 3-й: Материалы,— Таллинн, 1969.— Ч. 1.— С. 215—220.
3. Макруишн А. В. // Влияние биологически активных веществ на гидробионтов,—Л., 1988,— С. 92—95.
4. Международный стандарт: Качество воды: Определение угнетения подвижности D. magna ИСО 6341,— М., 1982.
5. Методические указания по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов.— М., 1976.
6. Методические указания по саннтарно-биологическому анализу воды поверхностных водоемов,— М., 1981.
7. Мизандронцев И. Б. 11 Круговорот вещества и энергии в водоемах,— Иркутск, 1981.— Вып. 5,— С. 97—99.
Поступила 05.07.90
Summary. Sanitary-chemical, bacteriological and toxicolo-
gical characterization of sediments in the regions of the
pulp and paper mills sewage letting out are given. Methods
of the analytical control are offered.
