CC BY
4
УДК 614.37:678]:628.165
Акад. АМН СССР проф. Г. И. Сидоренко, проф. Е. В. Штанников, канд. мед. наук Г. И. Рожнов, С. Б. Селиванов, Т. А. Солохина, канд. биол. наук В. Б. Аксенова
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЦЕЛЯХ ОПРЕСНЕНИЯ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Саратовский ме дицинский институт, Саратовский научно-исследовательский институт сельской гигиены
Мембранные методы опреснения — сложные технологические процессы, отличающиеся разнообразием применяемых технологических (полупроницаемые ионитовые и гиперфильтрационные мембраны) и конструкционных полимерных материалов, используемых в качестве прокладок, дренажей и трубопроводов (полиэтилен, винипласт, полиуретан, эпоксидные и фенолформальдегидные смолы, стеклопластики и синтетические клеи). Вместе с тем основным технологическим элементом, определяющим качество получаемой опресненной воды, являются полупроницаемые мембраны. Их физико-химические свойства и состав в значительной мере определяют эффективность опреснения, органолептические свойства опресненной воды, возможность миграции в нее различных неиндифферентных для организма химических примесей.
Исследования показывают, что с гигиенических позиций при изготовлении мембран предпочтение следует отдавать полимеризационным полимерам, нежели поликонденсационным, полученным сополимеризацией стирола и дивинилбензола. Так, мембраны МА-40, МАК (как известно, являющиеся поликонденсационными, изготовленными из анионита ЭДЭ-10 П) в большей мере, нежели мембраны МК-40 и даже анионитовая, синтезированная с применением полимеризационных полимеров КУ-2 и АВ-17, ухудшают качество воды. При этом нельзя игнорировать возможность миграции и влияние на качество воды других химических компонентов, используемых при синтезе мембран и составляющих ее структуру. Например, в процессе горячего вальцевания в качестве связующего компонента используется полиэтилен, а для последующего армирования полученных мембран — капрон и лавсан. При получении мембран с высокоосновными группами (МА-41) дополнительно полученные матрицы аминируют в условиях обработки водными растворами токсичного препарата — триметиламина.
В настоящее время созданы или разрабатываются различные образцы ионитовых мембран: на основе полимеризационных КУ-2, АВ-17 и поликонденсационных — ЭДЭ-10 и (МК и МА-40, МА-41, МК и MA-100, МКК, МАК, PMA, РМК-Ю1, МКК-1, МАК-1) смол, дифенилоксида, а также обрат-ноосмотические — ацетилцеллюлозные, полиамидные и пр.
Опыт научных исследований дает основания утверждать, что мембранные материалы могут в определенных условиях выделять в воду в процессе определения вещества, способные ухудшать органолептические и физико-химические свойства воды, а также оказывать неблагоприятное влияние на организм. Поэтому исследования по гигиенической оценке полимеров должны проводиться по следующим основным направлениям: влияние полимерных материалов на органолептические и химические показатели качества воды; изучение степени общей токсичности полимеров и опресненной воды; изучение возможных отдаленных последствий (эмбриотоксического, гона-дотоксического и мутагенного влияния).
Натурные исследования были дополнены лабораторными, проведенными в так называемых агравированных условиях с использованием моделированных процессов, реально отражающих (при приготовлении вытяжек) производственные условия. Вместе с тем исследования на лабораторных
и промышленных установках позволяют оценить влияние специфических факторов технологического процесса.
Как показывают исследования, влияние полимерных материалов на органолептические и физико-химические показатели качества воды обусловлены главным образом миграцией химических примесей в воду. Ионитовые мембраны особенно интенсивно ухудшают органолептические свойства воды, сообщая ей специфический запах, довольно интенсивный (до 3—4 баллов), привкус и увеличивая цветность (до 30—40°). Максимальное изменение качества воды (водных вытяжек) отмечается на 7—10-е сутки, а в натурных условиях в течение первых 100—150 ч эксплуатации установок с новыми мембранами, а также после длительных пауз в их работе. Существует определенная взаимосвязь между интенсивностью миграции примесей, а следовательно, и качеством воды, а также величиной ее минерализации. Установлено, что в воде, отличающейся высокой минерализацией, процессы миграции протекают менее интенсивно, а в менее минерализованной (водопроводной с содержанием солей 150—170 мг/л) — более активно. Поэтому следует ожидать более значительного ухудшения органолептических показателей питьевой воды, полученной методом электродиализа из слабоминерализованных вод.
Степень ухудшения органолептических показателей качества воды может определяться также сроками эксплуатации мембран. Так мембраны МА-40, МК-40 и МА-41, ресурсы эксплуатации которых составляют 15 000—18 000 ч (3-летний срок эксплуатации), практически не денатурируют качество воды, что, по-видимому, связано главным образом с удалением посторонних примесей из мембран в процессе их эксплуатации. В то же время некоторые образцы ацетилцеллюлозных мембран, мипласты и др. даже после длительной эксплуатации (1000—1500 ч) продолжают выделять химические примеси (бромирующиеся).
Наряду с ухудшением органолептических показателей наблюдается изменение физико-химических свойств воды: большинство используемых мембран и паронит вызывают значительное повышение окисляемости воды и изменяют ее активную реакцию. Исследования, в том числе и хроматогра-фические, показывают, что вещества, из которых изготовлены мембраны, являются потенциально опасными для здоровья. Так, в водных вытяжках от мембран обнаружены незаполимеризовавшиеся продукты синтеза: стирол (до 0,1 мг/л), дивинилбензол (до 0,06 мг/л), эпихлоргидрин (до 0,15 мг/л), а в воде, контактировавшей с ацетил целлюлозным и на форма-мидной основе и полиамидными мембранами, — ацетон (до 0,5 мг/л, в некоторых случаях до 35 мг/л), формамид (до 0,07 мг/л), диметилацетамид (до 70 мг/л), фталевые кислоты (до 5 мг/л). Кроме того, обнаружены неорганические примеси (в вытяжках от МА-41 количество хлоридов достигало 400 мг/л), а также продукты деструкции мономеров и полимеров.
В распознавании природы этих сложных химических веществ большое значение имеют их хроматографическое разделение (газожидкостная хроматография), а также спектрально-люминесцентный анализ. По данным Ю. А. Рахманина и Н. И. Омельянца, водные вытяжки из мембран и сорбентов могут содержать непредельные углеводороды (об этом свидетельствует и их способность бромироваться), в том числе и бензпирен.
Таким образом, проведенные исследования убеждают в том, что органолептические и физико-химические свойства воды, обработанной полимерными материалами, формируются главным образом за счет органических компонентов, некоторые из которых не идентифицированы.
Роль минеральных веществ в этом процессе невелика и по существу не оказывает существенного влияния на качество воды. Поэтому нормирование вредных примесей должно проводиться с учетом ведущей роли органических веществ.
Исследования показывают, что ухудшение органолептических и физико-химических показателей качества воды можно в значительной мере предупредить путем предварительной кислотно-щелочной обработки мембран. Действительно, обработанные мембраны (МА-41, МКК, МАК и др.) мало изменяют качество воды. Таким образом, наблюдается определенный параллелизм в способности мембран в условиях резкого изменения величины рН (кислотно-щелочная обработка) отдавать незаполнмеризовавшиеся компоненты и, следовательно, в меньшей мере денатурировать качество воды.
Проведенными исследованиями показано, что полимерные материалы (например, на основе дифенилоксида), особенно неочищенные, могут оказывать достаточно выраженное влияние на организм, что определяет необходимость проведения всесторонних токсикологических исследований, как в так называемых агравированных (на водных вытяжках), так и в натурных условиях (на опресненной воде).
При осуществлении этих исследований предпочтение следует отдавать интегральным и специфическим методам исследования, позволяющим судить об изменении функционального состояния центральной нервной системы, эндокринной и кроветворной, некоторых сторон белкового, углеводного и фосфорно-кальциевого обмена, состоянии иммунобиологической реактивности, активности некоторых ферментов (холинэстеразы, каталазы, цитохромоксидазы и др.).
Установлена определенная зависимость между изменением органолептических свойств вытяжек от мембран и степенью их токсичности: наибольшей токсичностью обладают материалы, интенсивно изменяющие органолептические показатели. Напротив, очищенные мембраны, в меньшей степени ухудшающие качество воды, в этом отношении более безупречны.
Возможность миграции из полимеров неидентифицируемых органических веществ и некоторых компонентов, обладающих специфическим действием (стирол, формамид, эпихлоргидрин, формальдегид и др.), обусловливает необходимость изучения отдаленных последствий, т. е. мутагенного, бластомогенного, а также гонадо- и эмбриотоксического действия.
Изучение мутагенной активности проводится на различных моделях: растении семейства сложноцветных Crépis capillaris, плодовой мушке Drosophila melanogaster и теплокровных животных (белых крысах). В частности, melanogaster — классический генетический объект, имеющий 6 морфологически легкоидентифицируемых хромосом, может служить довольно чувствительным тест-объектом для предварительного выявления мутагенного эффекта. Вместе с тем использование этих методов не только не исключает, а, напротив, настоятельно требует проведения исследований на теплокровных животных с помощью анателофазного метода и с учетом хромосомных аберраций.
При изучении митотической активности клеток костного мозга, являющейся показателем цитостатического и цитотоксического действия химических агентов, показано, что водные вытяжки из некоторых полимерных материалов (неочищенные мембраны МА-41, ацетилцеллюлозные на фор-мамидной основе и полиамидные пленки, неочищенные ионообменные смолы, фенолформальдегидные смолы) могут выделять активные в генетическом отношении вещества, обладающие определенной мутагенной активностью. Так, установлено достоверное снижение митотического индекса под влиянием неочищенных мембран, что свидетельствует о способности примесей из этого полимера подавлять митотическую активность клеток kocthofo мозга, а ацетилцеллюлозные пленки наряду со снижением митотической активности вызывают набухание хромосом и появление хромосомных мостов.
Есть определенные основания говорить и о возможности эмбриотоксического влияния полимерных материалов, т. е. влияния на внутриутробное развитие плода (определяли число живых и погибших эмбрионов, число
желтых тел в яичнике, смертность до и после имплантации, вес, размер плодов и плацент). Эти исследования показывают, что компоненты из мембран (МА-41, МК-100 на основе дифенилоксида) и ацетилцеллюлозной пленки, обработанной формамидом, и полиамидной мембраны фенилон-2С вызывают отставание в развитии эмбрионов и увеличение их пред- и по-стимплантационной смертности, уменьшение веса и размера плодов и плаценты.
Имеются данные об определенном гонадотоксическом действии некоторых полимеров. Так, водные вытяжки из мембран на основе дифенилоксида вызывали снижение подвижности сперматозоидов, повышение процента слущивания семяродного эпителия.
Таким образом, обобщение изложенных материалов позволяет прийти к выводу, что в агравированных условиях полимерные материалы, используемые в мембранных процессах опреснения воды, могут выделять в растворы химические примеси, главным образом органического характера. Эти примеси ухудшают органолептические и физико-химические свойства воды и являются потенциально опасными для здоровья компонентами, активными в общетоксическом, генетическом и эмбриотоксическом отношении. Свойства мембран, их способность влиять на качество воды в значительной мере определяются качеством используемых для синтеза материалов. Вместе с тем опыт натурных исследований дает основание утверждать, что, хотя агравированные условия изучения полимеров не совсем тождественны производственным, тем не менее приобретение опресненной водой специфического запаха свидетельствует о переходе в нее химических примесей,, небезразличных для здоровья. В то же время применение активированного угля обеспечивает получение на опреснительных электродиализных установках воды высокого качества, соответствующей требованиям стандарта. У животных, которые получали опресненную воду, дополнительно' обработанную БАУ, каких-либо нарушений функционального или органического характера не было выявлено.
Вместе с тем ввиду важности этого элемента в технологии опреснения необходимо определить условия его эксплуатации, в частности емкость-по отношению к органическим примесям, сроки эксплуатации и пр., и тем самым предотвратить возможность «проскока» вредных веществ в воду.
Конечно, главным критерием безопасности потребления опресненной воды являются исследования и наблюдения на людях, длительно потребляющих такую воду. Опыт эксплуатации некоторых типов электродиализных опреснительных установок убеждает в том, что получаемая на них опресненная вода не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье людей, длительно ее потребляющих. Более того, качество опресненной воды высоко оценивается потребителями.
Вместе с тем создание и внедрение новых перспективных полимеров обусловливают необходимость проведения всесторонних гигиенических исследований по их оценке с целью обеспечения их полной безопасности и безвредности для здоровья при использовании в хозяйственно-питьевом водоснабжении.
ЛИТЕРАТУРА. ОмельянецН. И. Гигиена населенных мест. Вып. 13. Киев, 1974, с. 21—30. — РахманинЮ. А. — «Гнг. и сан.», 1975, № 7, с. 22—25.
Поступила 31 /V 1977 г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF POLYMERS USED FOR WATER DESALINATION:
PURPOSES
C. /. Sidorenko, F. V. Shtannikov, G. /. Rozhnov, S. B. Selivanov, T. A. Solokhina,
V. В. А кsenova
The hygienic investigations performed for assessment of various technologic and constructional polymers, used in membrane methods of desalination (electrodvalisis, reverse osmosis), indicate that some of them were capable to deteriorate the organoleptic and the physi-
cochemical properties of water and to produce an unfavorable toxic action (including eirbryo-gonatotoxic, mutagenic) on the body of warm-blooded animals, that is due to the possible mi-pration of organic substances from the polymers into the water.
УДК 614.7:62(-104.2)
Канд. мед. наук В. Ф. Петров
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В СВЯЗИ С СОЗДАНИЕМ КРУПНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Пермский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток
«Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы» предусмотрено создание территориально-производственных комплексов (ТПК) на базе минеральных ресурсов Курской магнитной аномалии, Оренбургского газоконденсатного месторождения, формирование крупнейших Саянского, Братско-Усть-Илимского и Южно-Якутского ТПК в Сибири, Павлодар-Экибастузского, Каратау-Джамбульского и Мангы-шлакского ТПК в Казахстане, планируются крупные ТПК в обширных районах, прилегающих к БАМу. Все это стало одним из перспективных направлений комплексного освоения сырьевых ресурсов и дальнейшего ускоренного развития народного хозяйства страны, отвечающих современному уровню научно-технического прогресса. Основой для современных ТПК является благоприятное сочетание природных богатств — крупнейших источников минерального сырья, геологических, горно-технических и географических условий с богатыми водными, энергетическими ресурсами и транспортными связями. При этом важна специализация в тех отраслях, которые наиболее полно (могут быть развиты с учетом имеющихся здесь ценнейших полезных ископаемых.
Вместе с тем комплексное освоение природных богатств и создание эффективного целостного хозяйственного «организма» на огромных территориях вызывает необходимость развития новых производств на основе комплексной переработки сырья, а также предприятий других отраслей промышленности, не связанных с освоением имеющихся здесь богатств. Это приводит к образованию большого числа различных производств, входящих в состав территориально-производственных комплексов, и формированию крупных населенных пунктов с развитой социальной инфа-структурой, с общими коммуникациями и системами водоснабжения, канализации, очистных сооружений, транспортных связей и др. Интенсификация в результате этого использования природных ресурсов в пределах ТПК обусловливает значительное загрязнение окружающей среды, особенно атмосферного воздуха и водоемов, многокомпонентными промышленными и бытовыми выбросами, влияющими на здоровье населения (Г. И. Сидоренко; С. Н. Черкинский; К. И. Акулов и соавт.).
Проблема охраны окружающей среды становится важным фактором регулирования экономического развития обширных районов страны, что определяет актуальность изучения территориально-производственных комплексов как источников загрязнения окружающей среды и обоснования крупномасштабных мероприятий, направленных на улучшение санитарных условий жизни и здоровья населения. В связи с этим возникает необходимость осуществления комплексных гигиенических исследований и теоретических обобщений по оценке влияния многообразных факторов окружающей среды и разработке оздоровительных мероприятий с участием специалистов различного профиля.
В области охраны атмосферного воздуха до последнего времени большинство работ посвящалось изучению его в связи с загрязнением выбросами ряда производств или группы предприятий отдельных отраслей про-
