CC BY
5
УДК 613.34
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ, ПОЛУЧЕННОЙ ПРИ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОМ ОПРЕСНЕНИИ ИМИТАТА МОРСКОЙ ВОДЫ
Канд. мед. наук А. Ф. Аксюк, доктор мед. наук Ю. В. Новиков, 3. А. Анисимова, Т. К■ Пархомчук, Е. Ф. Горшкова, Е. М. Олейник, канд. мед. наук А. Н. Сергеев, проф. К■ М. Салдадзе, С. Н. Гвоздева
Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана, Московский научно-исследовательский институт пластических масс
В условиях неравномерного распределения водных ресурсов и выявления в отдельных районах острого дефицита воды все большее значение приобретают исследования по гигиенической оценке опреснения воды.
В Институте гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана на протяжении ряда лет проводилась гигиеническая оценка электродиализного метода опреснения. В зависимости от технологического режима установки этот метод может быть экономически оправдан при деминерализации вод большой солености, вплоть до океанской. Сущность метода состоит в том, что в поле постоянного электрического тока ионы солей, растворенные в воде, движутся согласно заряду к катоду или аноду. Поставленные на пути движения ионов чередующиеся ионитовые мембраны, селективно проницаемые для катионов и анионов, образуют камеры опреснения и концентрирования. В результате такого процесса происходит обеднение исходной воды ионами солей и образование опресненной. Интенсивность опреснения и остаточное содержание соли в опресненной воде зависят от скорости прохождения воды в камерах и плотности тока, подаваемого к электродам. Для придания воде необходимых органолептических свойств в технологическую схему опреснения вводят фильтр с березовым активированным углем (БАУ).
Нами проводилось изучение гигиенической эффективности работы 2-ступенчатой электродиализной установки прямоточного типа, основные технологические характеристики которой были следующими: плотность тока I ступени— 170 а/м2, плотность тока II ступени — 70 а/м2, производительность — 130—150 л/сутки. В установке были использованы ионитовые мембраны МА-40 и МК-40 с рабочей рамкой из винипласта.
В лабораторных условиях опреснению подвергалась искусственная смесь, имитирующая по основным солевым компонентам состав воды Баренцева моря (минерализация до 35 г/л). В нее входили (в мг-экв) С1 — 506,7, SO~2 — 73, HCO¡~ — 1,9, Na+— 461,4, Са+2 — 19,4, Mg+2 — 100,7 и (в мг/л) В" —4,6, Вг" — 65, F" — 1,3, Ва+2 — 0,03, Sr — 8.
Исходную воду необходимой концентрации готовили на московской водопроводной воде в бачке из винипласта емкостью 120 л. Дополнительной органики для имитации окисляемости морской воды не вводили. Поскольку ионы марганца (0,02 мг/л) и железа (0,01 мг/л) входят в состав морской воды в незначительном количестве, включать их в имитат не было необходимости.
Результаты влияния процесса опреснения на санитарно-химические показатели воды в течение 9 месяцев работы установки представлены в табл. 1.
При опреснении воды содержание соли в ней снизилось с 35 до 1 г/л (см. табл. 1). При этом в опресненной воде сохранялось такое же качественное соотношение ионов, как и в исходной морской воде, т. е. C1">S04> >НС03~ и Na+>Mg+2>Ca+2, что не свойственно соотношению ионов в пресных водах, где H(X)->SO~2>Cl- и Ca+2>Mg+2>Na+. При определении вкусовых качеств опресненной воды, давая положительные отзывы, некоторые дегустаторы вместе с тем отмечали вяжущий или слабо-солоноватый привкус интенсивностью в 1 балл. Активная реакция воды (рН) при опреснении снижалась, но при фильтровании через БАУ повышалась, что,
по мнению Л. А. Штуковской и соавт., объясняется выделением свободной двуокиси углерода из карбонатной системы воды. За счет уменьшения концентрации гуминовых веществ при фильтровании через БАУ снижались величины цветности и окисляемости воды.
Таблица 1
Влияние процесса опреснения на саннтарно-химические показатели воды
Саниторно-хими-ческие показатели Имитат морской воды Пробы опресненной воды (по месяцам)
1-й 2-й 3-й 4-й 5-й 6-й 7-й 8-й 9-й
рН: 8,05
до БАУ 7,4 6,6 7.3 7,1 7,1 7,2 7,3 7,3 7,5
после БАУ 7,6 7,1 7,5 7,4 7.3 7.4 7,5 7,4 7,7
Запах (в баллах): 1—2
до БАУ 2 3 ар 3 3 3 3 3 3 3
после БАУ 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Привкус: 5 сол
до БАУ 1 вяж 1 1 1 1 1 1 1 1—2
после БАУ С 0 0 0 0 0 0 0 1
Общая жест-
кость
(в мг-экв/л) 1,6 1,6 1,6 1,7 1.7 1,7 2,1 1,7 2,8
Кальций 389 5,8 6 5 8 5,0 10 4,1 5,8 14,6
Магний 1 209 16,5 15,8 17,2 15,8 10,3 17,9 17,9 20 25,2
Хлориды 17 987 221 302 347 269 212 322 332 261 399
Сульфаты мг/л 3 576 139 121 185 118 132 148 160 160
Фтор 1,3 1,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
Бор 4,6 1,5 2,5 3 2,5 3 2,5 1,6 4 3
Бром 65 0,75 1 1,5 1 1,2 0,75 1 2 2
Окисляемость
перман-
ганатная
(в мг/л): 6
до БАУ 3,3 3,1 3,5 3,8 2,9 4,2
после БАУ 1,9 2 1,6 2,1 1,4 2,9
Окисляемость
бихромистая 60,7 43,8
(в мг/л Ог):
до БАУ
после БАУ 40,5 37
Процесс электролиза по-разному влияет на содержание микроэлементов в опресненной воде. Ионы бора и брома переходили из исходной воды в опресненную в количествах, которые могут представлять потенциальную опасность для организма,— бора до 4 мг!л, брома до 2 мг!л.
По данным Л. А. Штуковской и соавт., йод и фтор задерживаются мембранами. В данной работе йод не определяли, поскольку йодсодержащие соли в имитат морской воды не входили. Содержание фтора в опресненной воде составляло 0,3 мг/л, в имитате морской воды— 1,3 мг/л.
Бор является жизненно необходимым микроэлементом. Поступая с пищей и водой в организм, он легко всасывается в кишечнике, накапливаясь в организме, преимущественно в костях. Повышенные же концентрации бора в питьевой воде вызывают токсический эффект (А. И. Войнар).
Бром постоянно находится в крови человека и животных. Являясь специфическим нейротропным веществом, он в определенных дозах обладает лечебным свойством.
С целью изучения влияния опресненной морской воды на организм экспериментальных животных мы проводили хронический опыт в течение 10 месяцев на белых крысах, которых распределили на 3 группы. Животные 1-й (контрольной) группы получали водопроводную воду, 2-й группы — опресненную воду до прохождения через БАУ и 3-й группы — опресненную воду после прохождения БАУ. В каждой группе было по 10
белых крыс. Они содержались в одинаковых условиях, на обычном пищевом рационе.
По результатам ряда исследований (Ю. А. Рахманин и соавт.), бор в концентрации 31 мг!кг оказывает действие на активность некоторых ферментов: угнетает активность каталазы, повышая в то же время активность аминотрансфераз в сыворотке крови. Это обстоятельство заставило нас изучить активность каталазы и аминотрансфераз в сыворотке крови.
Многие исследователи рассматривают активность холинэстеразы как достаточно чувствительную пробу для оценки функционального состояния печени (С. Н. Голиков и В. И. Розенгарт). При отравлении борной кислотой у людей наблюдаются явления гепатита, а бромиды в свою очередь разрушаются в печени. Известно, что повышенное содержание брома в организме оказывает токсическое воздействие на центральную нервную систему. Бром — специфическое нейротропное вещество. По данным X. С. Кошта-янца, холинэстераза играет активную роль в химизме нервных явлений. В связи с этим мы исследовали активность этого фермента в цельной крови.
Известно, что при хроническом поступлении брома в организм происходит угнетение условнорефлекторной деятельности из-за преобладания тормозных процессов в коре головного мозга. Поэтому было важно исследовать функциональное состояние высшей нервной деятельности методом условных рефлексов.
Одновременно у подопытных животных подвергали анализу морфологический состав периферической крови, вели наблюдения за их динамикой веса, общим состоянием и поведением. По окончании эксперимента проведено изучение минерального обмена в органах и тканях, морфогистохими-ческие изменения во внутренних органах.
Результаты хронического опыта показали, что отклонений в общем состоянии и поведении подопытных и контрольных животных не было. Не установлено изменений и в процентном содержании гемоглобина, в количестве эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови. Активность каталазы и трансфераз сыворотки крови подопытных и контрольных крыс была практически одинакова.
Колебания уровней активности холинэстеразы крови тех и других были в пределах физиологической нормы, установленной Н. В. Климкиной.
Результаты определения макро- и микроэлементов в органах и тканях экспериментальных животных методом относительного эмиссионного спектрального анализа представлены на рисунке. Из этого рисунка видно, что у животных, потреблявших опресненную морскую воду (белые крысы 2-й и 3-й групп), изменилось содержание меди в костной ткани, фосфора в зубах, меди и фосфора в селезенке, фосфора, меди и марганца в мышцах сердца, кальция в головном мозге.
Изучение условнорефлекторной деятельности белых
Ш// Ш -
Изменение содержания макро- и микроэлементов в органах и тканях животных под влиянием хронической затравки опресненной морской водой. а — фосфор; б — стронций: в — медь; г — кальций; д — марганец; е — магний; / — костная ткань; 2 — зубы; 3— селезенка; 4 — мышца сердца; 5 — головной мозг; 6 — печень; / — 1-я группа животных; // — 2-я группа животных; III — 3-я группа животных.
крыс в хроническом эксперименте, начатое с 4-го месяца потребления ими опресненной воды, позволило выявить у них ряд изменений. Так, если у всех контрольных животных удалось выработать стереотип, то у крыс 2-й группы он был выработан лишь в части случаев. Укрепление рефлекса на свет во 2-й группе животных, получавших опресненную воду до БАУ, произошло на 48-м сочетании, т. е. значительно позже, чем в контрольной и 3-й группах крыс (соответственно 30 и 32 сочетания). Процент выпадений положительного рефлекса у крыс 2-й и 3-й групп оказался в 2—3 раза выше, чем у контрольных животных. У животных, получавших опресненную воду до БАУ и после БАУ, наблюдалась тенденция к удлинению латентного периода на 1-й и 2-й звонки.
Результаты формирования стереотипа у подопытных животных представлены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что у животных 2-й группы выявлен больший процент фазовых состояний по сравнению с контрольной и 3-й группами крыс. Выпадений положительных условных рефлексов у животных 2-й и 3-й
Таблица 2
Формирование стереотипа у белых крыс, получавших опресненную морскую воду, в
хроническом эксперименте
Показатели условнорефлектор-ной деятельннсти Животные 1-й груп-иы (контроль) п= 1 0 Животные 2-й группы п— 1 0 Животные 3-й группы я=10
Величина латентного
периода (в сек.): М±т
на 1-й звонок ..... 0,5±0,14 0,8+0,08 1,1±0,12
на 2-й звонок..... 1,6±0,18 1,8±0,2 2± 1,1
на 3-й звонок..... 1,8±0,98 2± 0,21 1,9±0,09
на 4-й звонок ..... 1,7±0,15 1,8±0,2 1,8±0,3
Фазовые состояния (в %):
до зуммера ..... 2 3,6 1.8
после зуммера . . . 8,2 9 9,1
Выпадения (в %):
до зуммера ..... 1,7 5,3 3,8
после зуммера .... 2,7 3,4 2.9
групп оказалось больше, чем в контрольной группе. Однако оно было более выражено у животных 2-й группы. Следовательно, изменения услов-норефлекторной деятельности отмечены у животных 2-й и 3-й групп, но более отчетливое преобладание тормозных процессов обнаружено у животных 2-й группы, получавших опресненную воду до прохождения ее через БАУ.
При патоморфологическом исследовании установлено влияние опресненной воды, не прошедшей через БАУ, на паренхиматозные органы и центральную нервную систему. Так, в печени найдены дистрофические изменения в клетках паренхимы в виде мутного набухания и коагуляции цитоплазмы. В почках отмечено расширение просветов извитых канальцев и мутное набухание выстилающего их эпителия. В коре надпочечников содержалось увеличенное количество липидов и имелась узкая суданофобная зона. Соматохромные нейроны ствола большого мозга, продолговатого мозга и мозжечка гиперхромны, с эксцентричным расположением ядер. В мозжечке отдельные клетки Пуркинье сморщены и угловаты.
Содержание гликогена в печени у всех подопытных животных было такое же, как и у контрольных. Внутренние органы и центральная нервная система контрольных животных не отличались от нормы.
Повышенное содержание липидов и сужение суданофобного слоя коры надпочечников у подопытных животных, получавших опресненную воду до
БАУ, можно рассматривать как повышение секреторной деятельности этого органа.
У крыс, потреблявших опресненную воду после БАУ, обнаружены такие же изменения в почках, печени, центральной нервной системе, но они были выражены слабее, чем у крыс, получавших опресненную воду до БАУ.
Суммируя результаты комплексных гигиенических исследований, можно сделать вывод, что вода, опресненная методом электродиализа без специальной обработки, вызывает у экспериментальных животных ряд нарушений функционального и органического характера.
ЛИТЕРАТУРА
В о й н а р А. О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М.,. I960.— Голиков С. Н., Розенгарт В. И. Холинэстеразы и антихолин-эстеразные вещества. Л., 1964.— К л и м к и н а Н. В. В кн.: Методики санитарно-токси-кологического эксперимента. М., 1968, с. 31.— Коштоянц X. С. В кн.: Биохимия нервной системы. Киев, 1954, с. 231.— Р а х м а н и и Ю. А., Н и к о л а е в а Т. А., Плугин В. И. В кн.: Материалы 3-го Съезда гигиенистов и санитарных врачей Грузии. Тбилиси, 1969, с. 92.— Штуковская Л. А., Лаппо В. Г., Гвоздева С. Н. Гиг. и сан., 1962, № 6, с. 29.
Поступила 6/IV 1971 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF THE QUALITY OF WATER OBTAINED BY MEANS OF ELECTRODYALISIS DESALTING OF IMITATED SEA WATER
A. F. Aksyuk, Yu. V. Novikov, Z. A. Anisimova, Т. К■ Parkhomchuk, E. F. Gorshkova, E. M. Oleinik, A. N. Sergeev, К■ M. Saldadze, S. N. Gvozdeva
Complex hygienic investigations showed the water, that was desalted by means of electro-dyalisis without special treatment, to cause in experimental animals changes of the mineral metabolism in organs and tissues, disturbances in the higher nervous system activity and pathohistological lesions of internal organs.
УДК 613.34:628.165.02:678
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МЕМБРАННЫХ МЕТОДАХ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ
Проф. Е. В. Штамников, кандидаты мед. наук Г. И. Рожнов и А. М. Акимов, канд. биол. наук В. Б. Аксенова, Б. М. Хонин,
Л. А. Соколова
Саратовский научно-исследовательский институт сельской гигиены
Наиболее перспективными для водоснабжения сельских населенных мест являются электродиализный и гиперфильтрационный методы опреснения воды. Однако использование в технологии этих приемов опреснения воды полимерных материалов (ионитовые мембраны, ацетилцеллюлозные пленки), которые могут выделять в питьевую воду вредные примеси (стирол, дивинилбензол, ацетон, формамид и др.) и значительно изменять ее качество, обусловливает необходимость их всесторонней гигиенической и санитарно-токсикологической оценки и апробации.
Целью настоящей работы явилось гигиеническое изучение влияния нового опытного образца мембраны МА-41 (очищенной и неочищенной), изготовленной по новой технологии непосредственно из полиэтилена и анио-нита АВ-17-8 и рекомендуемой для электродиализного метода опреснения, а также ацетилцеллюлозной пленки (обработанной формамидом и пиридином) для гнперфильтрации.
В состав мембраны МА-41 входят сильноосновной анионит АВ-17 (70%), полиэтилен (30%), а также капроновая ткань. При изготовлении
