ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ШПАЛОПРОПИТОЧНЫХ ЗАВОДОВ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 614.777:628.35:625.142.216

М. В. Богданов

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ШПАЛОПРОПИТОЧНЫХ ЗАВОДОВ

I Московский медицинский институт им. И. М. Сеченова

Задачей настоящей работы явилось изучение эффективности очистки сточных вод шпалопропиточных заводов (ШПЗ), включая их биологическую очистку. Исследования проводили на Рязанском, Навлинском и Каликинском ШПЗ. Основным технологическим процессом на ШПЗ является пропитка шпал антисептиком с целью их консервации. В качестве антисептика применяются каменноугольные и сланцевые пропиточные масла, представляющие собой сложные смеси веществ различных классов, вследствие чего формирующиеся сточные воды имеют чрезвычайно сложный и не всегда известный химический состав. Ввиду этого аналитическое определение концентраций вредных веществ в сточных водах практически недоступно. Это послужило причиной того, что экспериментальным исследованиям подвергали натуральную сточную воду с использованием метода суммарного выявления ее вредности по коэффициенту разбавления (С. Н. Черкинский).

На большинстве ШПЗ принята схема очистки, включающая сооружения для механической очистки (нефтеловушки, смоломаслоуловители, флотаторы) и сооружения для биологической очистки (аэротенки, вторичные отстойники). Представление об эффективности биологической очистки сточных вод в отношении ряда показателей дает табл. 1.

Анализируя табл. 1, можно заключить, что состав сточных вод в результате биологической очистки значительно улучшается. Это особенно касается показателей загрязнения сточных вод органическими веществами (ВПК, ХПК и эфирорастворимые вещества). В то же время содержание специфических веществ [фенолов, бенз(а)пирена) остается высоким, стоки сохраняют окраску и специфический запах. Судя по отношению ВПК к ХПК, в сточных водах сохраняются высокостабильные соединения, не поддающиеся биохимическому окислению. Следует подчеркнуть, что сточные воды после биологической очистки обладают высокой стабильностью. Несколько ослабевает запах и окраска только к концу 30-х суток стояния в открытых сосудах.

Известно, что биохимически очищенные сточные воды сложного органического состава могут обладать высокой биологической активностью. Доказана токсичность таких стоков для теплокровных животных (А. А. Стяж-

Таблица 1

Динамика изменения показателей сточных вод ШПЗ в процессе биологической очистки

Основные показатели До механической После биологи- Эффективность

СТОЧНЫХ ВОД очистки ческой очистки очистки, %

Прозрачность, см 0 9—12 _

Реакция рН 6,5—7,2 6,9—7,1 —

Разведение, при котором ис-

чезает запах 1:20000 1:20 99,9

Разведение, при котором ис- 75,0

чезает окраска 1:200 1:50

ХПК 1200—1500 200—250 83,3

БПК 600—750 6,5—11,7 98,6

Эфирорастворимые мг/л

вещества 2000—3000 150—180 93,7

Фенолы 150—180 0,7—1,2 99,4

Пиридиновые основания 2,5—5,5 — —

Бенз(а)пнрен, мкг/л 40—60 1,5—2,0 96,5

кина; В. В. Гайдамака; Р. Д. Смирнова). В процессе биологической очистки могут образовываться продукты деструкции более токсичные, чем исходные вещества (ВаЫ и соавт.). Поэтому наибольшее внимание нами было уделено изучению токсических свойств сточных вод ШПЗ и их возможному изменению в процессе очистки. Исследования подобного рода до настоящего времени не проводились.

Санитарно-токсикологическое исследование сточных вод мы выполняли в острых, подостром и хроническом экспериментах. Установлено, что сточные воды не обладают острой токсичностью при однократном введении белым крысам, белым мышам и морским свинкам в максимально возможном объеме.

Для изучения сравнительной токсичности и характера действия сточных вод на организм мы провели подострый эксперимент на белых крысах, которых распределили на 6 групп. Среди них 1-я группа служила контролем, крысы 2-й и 3-й групп получали из мерных поилок неочищенные сточные воды (НСВ) по 5 мл на 100 г веса, без разведения и в разведении 1 : 10; крысы 4, 5 и 6-й групп получали биологически очищенные сточные воды (БСВ) в аналогичных объемах без разведения и в разведениях 1 : 10 и 1 : 100.

Учитывая сложный и многокомпонентный состав сточных вод ШПЗ, мы в подостром эксперименте использовали широкий набор биохимических и физиологических тестов, позволяющих наиболее полно характеризовать состояние основных систем и функций организма подопытных животных. Вели наблюдение за динамикой их веса, содержанием в крови эритроцитов, лейкоцитов и ретикулоцитов, количеством гемоглобина, активностью холин-эстеразы и пероксидазы крови, аланиновой и аспарагиновой аминотрансфе-раз в сыворотке крови, содержанием р-липопротеидов в сыворотке крови, изменением суммационно-порогового показателя. В конце эксперимента осуществляли витальное окрашивание и определение весовых коэффициентов внутренних органов. Кроме того, учитывая данные литературы об аллергенном (X. Я- Я нес) и возможном гонадотропном (X. Я- ЯнесиХ. И. Ан-нус) действии сланцевых смол и фенолов, мы изучали аллергенные свойства и гонадотропное действие сточных вод. Для выявления сенсибилизации организма использовали реакции лизиса эритроцитов и лейкоцитов, преципитацию в геле и аггломерацию лейкоцитов. О возможном гонадотропном действии судили по весовым коэффициентам семенников, индексу сперматогенеза (Н. И. Нуждин и соавт.), суммарному подсчету сперматогоний, относительному количеству канальцев со слущиванием зародышевого эпителия, количеству канальцев с 12-й стадией мейоза; оценивали также функциональное состояние сперматозоидов (Г. М. Егорова и соавт.).

Исследования показали, что НСВ обладают более выраженными кумулятивными свойствами по сравнению с БСВ. Так, отмечена гибель по 3 из 8 животных в группах, получавших НСВ без разведения и в разведении 1 : 10. Как НСВ, так и БСВ вызывают статически достоверные изменения центральной нервной системы, периферической крови, ряда ферментов крови, причем эти изменения более резко выражены у животных, получавших НСВ.

Вместе с тем наряду со сходством токсического действия НСВ и БСВ зарегистрированы определенные различия в его характере. В частности, НСВ обладают слабыми аллергенными свойствами (в опытных группах лизис эритроцитов равен 30—40%, показатель аггломерации лейкоцитов — 12—13%, а в контроле — 15—20 и 5—8% соответственно); БСВ не обладают сенсибилизирующими свойствами. При интоксикации НСВ отмечена атрофия надпочечников, а при действии БСВ — их гипертрофия. Аналогичное увеличение надпочечников при интоксикации БСВ наблюдали (ЖоЬот и бгеепЬе^.

Гонадотропное действие обнаружено у животных, получавших НСВ без разведения и в разведении 1 : 10 и БСВ без разведения. Так, при затравке животных НСВ установлено снижение среднего количества нормальных

Таблица 2

Результаты исследования действия сточных вод ШПЗ, прошедших биологическую очистку, на организм белых крыс в условиях хронического опыта

сперматогоний (/>=0,05— 0,001), увеличение канальцев с 12-й стадией мейоза (Р<0,05). Введение животным БСВ без разведения приводит к снижению индекса сперматогенеза (Р=0,01) и кислотной устойчивости сперматозоидов (Р=0,02). Поскольку гонадотропное действие отмечено на фоне общей интоксикации организма, можно предположить неспецифичность и опосредованность его происхождения.

Таким образом, результаты исследований показывают, что БСВ обладают меньшей токсичностью по сравнению с НСВ. Однако даже при разведении в 10 раз БСВ оказывает влияние на организм подопытных животных в условиях подостро-го эксперимента.

Поэтому для решения вопроса об условиях спуска сточных вод ШПЗ в водоемы требовалось выяснить воздействие БСВ на организм теплокровных животных в хроническом эксперименте. С этой целью белых крыс подвергали затравке БСВ в течение 6 мес в разведениях 1 : 50, 1 : 250 и 1:500. В хроническом опыте применяли методы исследования, которые позволили выявить достоверные физиологические и биохимические сдвиги в организме животных в по-достром эксперименте. Кроме того, в хронический опыт включали ряд интегральных показателей — изучение условнорефлекторной деятельности, содержания SH-групп в крови, артериального давления, содержания витамина С во внутренних органах, патоморфологическое и гистохимическое исследование внутренних органов.

В силу того что сточные воды ШПЗ содержат пиридиновые основания, производные которых могут, по данным литературы, обладать мутагенной активностью (И. Р. Бариляк), мы изучали возможное мутагенное действие БСВ путем учета хромосомных аберраций клеток костного мозга методом ана-телофазного анализа.

Разведение сточных

Использованные в опыте тесты вод

1:50 1:250 1:500

Динамика веса животных _ _

Морфологический состав крови: +

содержание эритроцитов — —

» гемоглобина + — —

» ретикулоцитов + — —

> лейкоцитов — — —

Лейкоцитарная формула — — —

Артериальное давление + — —

Активность холинэстеразы крови — — —

» БОРТ сыворотки

крови — — —

Активность альдолазы сыворотки

крови — — —

Активность пероксидазы крови + — —

> катал азы крови — — —

Содержание БН-групп в крови ++ + —

» Са++ в сыворотке

крови — — —

Содержание неорганического Р

в сыворотке крови — — —

Содержание азота мочевины в сы-

воротке крови — — —

Содержание мочевой кислоты

в сыворотке крови — — —

Содержание глюкозы в сыворот-

ке крови — — —

Содержание альбуминов в сыво-

ротке крови — — —

Лизис эритроцитов — — —

» лейкоцитов — — —

Аггломерация лейкоцитов — — —

Содержание гистамина в крови

и внутренних органах — — —

Суммационно-пороговый показа- +

тель — —

Условнорефлекторная деятель- ++ , f

ность + —

Весовые коэффициенты внутрен- +

них органов — —

Содержание витамина С во

внутренних органах — — —

Гонадотропное действие + — —

Мутагенное » — — —

Патоморфологическое исследова- +

ние внутренних органов

Примечание. + + сильно выраженные изменения; + умеренно выраженные изменения; — отсутствие изменений.

ТаблицаЗ

Морфологические показатели функционального состояния семяродною эпителия у крыс

после хронического воздействия БСВ

Разведение стоков Индекс сперматогенеза Среднее число спсрматого! Hfl Количество канальцев со слущиванием эпителия Количество канальцев 12-й стадией мейоза

Контроль 3,62—0,06 23,4— 1,5 3,0±0,7 3,4^=0,3

1:50 2,79—0,21 15,2ü,4 2,l=t0,6 5,8± 1,6

P <0,002 <0,001 >0,05 >0,05

1:250 3,43±0,17 20,6—4,2 2,2^0,9 5,4=t 1,9

P >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

Исследования показывают (табл. 2), что достоверные изменения в организме подопытных животных возникают при введении БСВ в разведении 1 : 50. К 3-му месяцу затравки снижается количество эритроцитов и гемоглобина (Р=0,01—0,05); лишь к 6-му месяцу оно восстанавливается. Отмечено изменение содержания SH-групп в крови (Р=0,01). Наиболее выраженными являются изменения центральной нервной системы, в частности зафиксированы увеличение суммационно-порогового показателя (Р<0,05), а также изменение условнорефлекторной деятельности (Р<0,01). БСВ в том же разведении оказывают и гонадотропное действие (табл. 3).

Как видно из табл. 3, у подопытных животных резко снижается индекс сперматогенеза и уменьшается количество нормальных сперматогоний.

При изучении мутагенной активности БСВ в опытных группах не отмечено достоверного повышения процента хромосомных аберраций, а также изменения митотического индекса.

При изучении влияния БСВ в разведении 1 : 250 на организм теплокровных животных в условиях хронического эксперимента по большинству показателей не выявлено достоверных изменений по сравнению с контролем. Изменения условнорефлекторной деятельности и содержания SH-групп в крови, будучи статистически достоверными, нивелируются к концу эксперимента, что позволяет рассматривать разведение 1 : 250 как пороговое.

Таким образом, опыты дают основание считать санитарно-токсикологи-ческий показатель ведущим при гигиенической оценке сточных вод ШПЗ, прошедших биологическую очистку. Кратность разбавления для достижения безопасных уровней по этому показателю должна быть не менее 250 раз. Ввиду того что сточные воды ШПЗ сбрасываются, как правило, в маломощные водоемы, такая кратность разбавления, по-видимому, не может быть обеспечена.

ЛИТЕРАТУРА. Бариляк И. Р. — В кн.: Материалы! 2-го съезда фармакологов Украинской ССР. Киев, 1973, с. 10. — Гайдамака В. В. — Тезисы докладов 30-й Отчетной научной конференции аспирантов и клинических ординаторов Ленин-градск. сан.-гигиен, мед. ин-та. Л., 1970, с. 38.— Егорова Г. М., Иванов Н. Г., Саноцкий И. В. — В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. Вып. 8. Л., 1966, с. 33. — Н у ж д и н Н. И., Шапиро Н. И., Померанцева М. Д. и др. — «Ж- общей биол.», 1958, № 3, с. 218.— С м и р и о в а Р. Д. — В кн.: Вопросы гигиены воды и санитарной охраны водоемов. М., 1968, с. 117. —Стяжки-н а A.A. — Изучение гигиенической эффективности биологического метода очистки производственных сточных вод предприятий органического синтеза. Дис. канд. М., 1967. -Я нес X. Я- —В кн.: Материалы 13-й научной сессии по вопросам гигиены труда и и профпатологин в сланцевой промышленности. Кохтла — Ярве, 1970, с. 111.— Я и ее X. Я- —В кн.: Сборник докладов 2-го республиканского съезда эпидемиологов, микробиологов, инфекционистов и гигиенистов. Таллин, 1972, с. 335.— В a i г d R. В., К ц о С. L., Shapiro S. S. et а. — «Arch, environm. Contain. Toxicol.», 1974, v. 2, p. 165. — О 11 о b о n i A., Green berg A. E. — «J. Water Pollut. Control. Fed.», 1970, v. 42, p. 493.

Поступила 25/XI 1975 r.

HYGIENIC ASSESSMENT OF EFFECTIVENESS OF THE BIOLOGICAL TREATMENT OF EFFLUENTS FROM SLEEPER IMPREGNATION PLANTS

M. V. uogdanov

A hygienic assessment of biologically treated effluents from sleeper impregnation plants showed their sanitary-toxicologic index to be most important. In respect to this index the effluents should be diluted at least 250 times. The quality of water in a water body, wherein the biologically treated effluents from the sleeper impregnating plants are discharged, did not meet the hygienic requirements.

УДК 614.7:648.18

3. С. Маркова, А. И. Саутин, Г. М. Костродымова, 3. А. Пылева, В. И. Самохвалова

КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СРЕДСТВ БЫТОВОЙ ХИМИИ

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

До настоящего времени вопросы гигиенического нормирования товаров бытовой химии в условиях их применения представляются далеко не решенными. Это объясняется сложным составом, значительным разнообразием и многочисленностью химических веществ, содержащихся в готовых композициях, а также возможностью образования новых соединений, прогнозирование концентраций и состава которых практически невозможно. В связи с этим актуальными и своевременными являются разработка и обоснование объективных критериев гигиенической оценки синтетических средств при использовании их населением в быту.

Важными направлениями гигиенической оценки бытовых химических веществ являются, во-первых, санитарно-химические исследования готовых композиций в условиях их применения, во-вторых, изучение степени токсичности и характера биологического действия как отдельных ингредиентов, так и всего препарата в целом. В качестве критериев оценки химической стабильности средств бытовой химии при их применении населением в быту могут быть рекомендованы допустимые уровни (ДУ) или допустимые концентрации миграции (ДКМ) биологически активных веществ в контактирующие с ними воздушные среды, в том числе и в воздух пододежного пространства, и в жидкие (воду и пот) среды. В основу разработки этих величин должны быть положены безопасные уровни концентраций бытовых химических веществ с учетом параметров их токсичности, кумулятивных свойств и отдаленных последствий при использовании готовых композиций в быту.

Отмечено, что уровень остаточных количеств бытовых химических веществ на поверхности обработанных ими предметов быта, в основном на одежде и посуде, находится в прямой зависимости от числа ополаскиваний готовых изделий. Благодаря этому можно регламентировать содержание остаточных количеств химических веществ на поверхности изделий количеством их ополаскиваний.

Санитарно-химические исследования позволяют дать первичную оценку синтетическим средствам, определить допустимую с гигиенической точки зрения область их применения, обосновать и конкретизировать направления и объем токсикологических исследований, выбор животных, характер и режим затравки, экспозицию, концентрацию вещества, путь его воздействия, адекватные показатели оценки.

Установлено, что средства бытовой химии, применяемые населением в быту, воздействуют на организм в основном через кожный покров, однако возможно ингаляционное и пероральное поступление этих химических веществ в организм человека.