Научная статья на тему 'Гигиеническая оценка трансформации сложных органических веществ, образующихся в результате обеззараживания питьевой воды хлором'

Гигиеническая оценка трансформации сложных органических веществ, образующихся в результате обеззараживания питьевой воды хлором Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
450
91
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОДА ПРЕСНАЯ / ВОДА / ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ / ХЛОР / САНИТАРИЯ / ГИГИЕНА / FRESH WATER / WATER / DECONTAMINATION / CHLORINE / SANITATION / HYGIENE

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Луцевич И. Н.

It is established that galogenized products forming by chlorization of water containing complex organic contaminants (pesticides, aromatic amines detergents) present significant hazard for human health. Galo-genized products forming by chlorammonia treatment of water are of maximum toxicity. At the same time products of chlorization by strong oxidants (chlorine dioxide, gaseous chlorine) in this connection are less active. Not only more pronounced general toxicity but remote effects (embryogonadotoxic, mutagenous) are typical of galogenized products.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HYGIEGIC ESTIMATION OF TRANSFORMATION OF COMPLEX ORGANIC SUBSTANCES RESULTING FROM DECONTAMINATION OF WATER BY CHLORINE

It is established that galogenized products forming by chlorization of water containing complex organic contaminants (pesticides, aromatic amines detergents) present significant hazard for human health. Galo-genized products forming by chlorammonia treatment of water are of maximum toxicity. At the same time products of chlorization by strong oxidants (chlorine dioxide, gaseous chlorine) in this connection are less active. Not only more pronounced general toxicity but remote effects (embryogonadotoxic, mutagenous) are typical of galogenized products.

Текст научной работы на тему «Гигиеническая оценка трансформации сложных органических веществ, образующихся в результате обеззараживания питьевой воды хлором»

УДК 614. 777 — 084. 48

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТРАНСФОРМАЦИИ СЛОЖНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ХЛОРОМ

И.Н. Луцевич

Кафедра общей гигиены и экологии (зав. — проф. Ю.Ю. Елисеев) Саратовского государственного медицинского университета

В настоящее время в отечественной и зарубежной литературе особое внимание уделяется веществам, обладающим наибольшей опасностью для окружающей среды, в том числе для водоисточников и питьевых вод, а именно с канцерогенными, мутагенными, тератогенными отдаленными эффектами или являющимся высокотоксичными соединениями. Источники поступления различных химических веществ в водоемы и подземные воды общеизвестны: это в основном производственные сточные воды, поверхностный сток с загрязненных территорий, свалки, водный транспорт, сельскохозяйственные стоки и т.п. Что касается контаминантов водной среды, то под влиянием физико-химических и биологических факторов они могут подвергаться трансформации, в результате образуются новые соединения, отличающиеся от исходных веществ по своей биологической активности — токсичности, проявлению специфических и отдаленных эффектов.

Особый интерес вызывает проблема образования галогенсодержащих соединений (ГСС) в результате обеззараживания питьевой воды, и прежде всего ее хлорирования. В современных условиях в питьевой воде обнаруживается несколько десятков ГСС в концентрациях от 0,1 до 800 мкг/л, из них наиболее опасными являются хлороформ, ди-хлорбромметан (ДХБМ), дибромхлорметан (ДБХМ), бромоформ, четыреххлористый углерод. Почти во всех случаях после хлорирования воды в ней определяется хлороформ, при этом его концентрация в 5—30 раз превышает таковую всех остальных ГСС.

На процесс образования ГСС в водной среде оказывает влияние целый ряд факторов. Большое значение имеют реакционная способность и концентрация в природной воде органических соединений. Наибольшее количество ГСС продуцируют гуминовые кислоты, фульвокислоты, танины, хинои-ны, производные фенола, анилина, а также продукты метаболизма водорослей. Кроме того, немаловажную роль играют хлорреа-генты, их дозы и форма активного хлора. Содержание в питьевой воде ГСС представляется опасным для здоровья населения в связи с их биологической активностью. ГСС обладают не только выраженными общетоксическими и кумулятивными свойствами, но и отдаленными эффектами. Имеются все ос-

нования утверждать, что состав загрязнителей водоемов не может быть ограничен только ГСС предельного парафинового ряда (хлорированные метан, этан, пропан и др.) и должен быть расширен преимущественно за счет основных химических контаминантов, в первую очередь хлорорганических и фос-форорганических пестицидов (ХОП и ФОП соответственно), поверхностно-активных веществ (ПАВ), ароматических углеводородов и др. Эти вещества, как и вещества парафинового ряда, могут быть отнесены к приоритетным, ибо содержат бензольное кольцо и вступают в реакцию с галогенами, т.е. хлорируются, и склонны к реакциям замещения и включения хлора в бензольное кольцо, а также к более глубоким деструктивным изменениям (вплоть до карбонильных — ароматические амины).

В настоящей работе представлены материалы изучения опасности ГСС, образующихся в процессе хлорирования воды. Для моделирования продуктов галогенизирова-ния использованы широко распространенные и часто встречающиеся в водоемах пестициды (карбофос, трихлорметафос, гептахлор, ДДТ, ГХЦГ), ПАВ (азолят, ОП-7, НП-1) и аминофенолы. Концентрации химических веществ выбирали в соответствии с реальными, превышающими ПДК в 3, 5 и 10 раз.

Изучение стабильности ГСС показало, что наиболее высокой стабильностью отличаются вещества, в молекуле которых хлор связан с бензольным кольцом. Эта связь отличается особой прочностью. Известна высокая стабильность ХОП — ГХЦГ и ДДТ. Более стабильными оказались и продукты хлорирования ряда пестицидов. Хлорированный карбофос (хлораммиачная обработка), например, более устойчив, нежели исходный ядохимикат. Время снижения интенсивности запаха продуктов хлорирования карбофоса и самого пестицида с 4-5 баллов до порога восприятия, так называемого периода нормализации запаха, составляло соответственно 10 и 7 дней.

На стабильность ГСС влияют свойства хлорирующих агентов. Сильные окислители с высоким окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), вызывая деструкцию первичных веществ, снижают стабильность; слабые, наоборот, приводя к реакциям замещения или присоединения хлора,

не обладают этим свойством. Так, продукты хлораммиачной обработки (ОВП 400 мВ) карбофоса и трихлорметафоса наиболее стабильны. Период нормализации запаха составлял 8—12 дней. В то же время под влиянием газообразного хлора (ОВП—700—780 мВ) образовывались менее стойкие соединения, стабильность которых не превышала 5-6 дней.

Изучено также влияние продуктов гало-генизирования на органолептические свойства воды. Установлено, что ГСС могут существенно ухудшать органолептические показатели качества воды. Например, цветность под влиянием хлорированных ароматических аминов значительно возрастает (до 40°). Интенсивность этого процесса, как и стабильность ГСС, связана со свойствами хлор-реагентов: слабые, например хлораммиач-ная обработка воды (ОВП 400 мВ), вызывает преимущественно процессы окисления с образованием окрашенных хиноидных форм; сильные, наоборот, склонны к реакциям замещения и включения хлора в бензольное кольцо, а также к более глубокой деструкции веществ (карбонильные соединения), продукты которой бесцветны.

Продукты галогенизированных ХОП и ФОП также активны в органолептическом отношении и могут сообщать воде посторонние запахи. Например, запах воды под влиянием продуктов хлорирования ХОП (ГХЦГ, гептахлор) и ФОП (карбофос) усиливался в 1,5-2 раза и составлял 4-5 баллов.

В результате изучения токсикометричес-ких параметров установлено, что галогени-зирование химических загрязнителей в результате хлорирования воды может приводить к образованию токсичных, опасных для здоровья соединений. Так, окисление ХОП, в частности гептахлора, сопровождается образованием высокотоксичных спиртов и ке-тоспиртов, а обработка ГХЦГ — образованием токсичного полихлорированного цик-логексана. ФОП — производные тио- и ди-тиофосфатов в результате хлорирования воды окисляются до более токсичных оксианало-гов. Токсичность продуктов галогенизирова-ния значительно выше, чем исходных веществ: например, хлорированных ФОП и ПАВ — в 2-3 раза, а ароматических аминов — в 3—4 раза (табл. 1).

Особый интерес представляло изучение продуктов галогенизирования ПАВ, поскольку этот класс соединений находит повсеместное распространение. В структуре детергентов имеются труднорасщепляемые элементы: разветвленная алкильная цепь, четвертичные атомы углерода, ароматические кольца и оксиэтиленовые группы. Это приводит к тому, что детергенты не подвергаются деструкции в процессе хлорирования. Об этом также свидетельствует низкий

Таблица 1

Острая токсичность ГСС (ЬО50 в мг/кг по Дейхману и Лебланку)

Обработка

Органические Исходные

вещества продукты хлорной хлорам-

известью миачная

Белые крысы

Ядохимикаты:

карбофос ТХМ-3 ПАВ: О ил ил сч ^ чО 275 650 150 550 —

НП-1 6310 — 2500 3450

5150 2150 4100

азолят 7875 — 2610 4560

ОП-7

Аминофенолы (изомеры): орто- мета- 1406 1125 675 600 375 873 — 2109 450 1406

пара- Белые мыши

Ядохимикаты:

карбофос 375 228 120 —

ТХМ-3 600 560 475 —

ПАВ:

НП-1 3350 — 1400 2660

азолят 2800 — 1870 1990

ОП-7 4575 — 2140 2850

Аминофенолы

(изомеры): орто- мета- 675 225 450 200 — 703 125

пара- 750 843 — 900

уровень хлорпоглощаемости. Вместе с тем хлорирование ПАВ может идти по пути га-логенизирования с замещением атомов водорода в бензольном ядре с образованием 1, 2, 4-трихлорсоединений, а также вероятным включением хлора в алкильную цепь путем взаимодействия с кольцевыми метиль-ными группами. Поэтому, как показали исследования, хлорированные ПАВ, особенно ’’жесткие”, также отличаются токсичностью, в 2—3 раза превышающей таковую исходных детергентов. Для этой группы веществ подтверждается закономерность — усиление токсичности хлорированных ПАВ, обработанных связанным хлором. Более токсичны детергенты, подвергшиеся хлораммиачной обработке (табл. 1).

Продукты хлорирования детергентов с максимальной токсичностью образовывались под воздействием УФ-облучения, что обусловлено процессами коалесценции (пенооб-разования), при которых создаются оптимальные условия для активации галогени-зирования. Например, хлорированные ароматические амины и ядохимикаты под влиянием УФ-облучения в присутствии незначительных концентраций ПАВ в воде (3—10 ПДК) повышали свою токсичность в 2—6 раз

Общетоксические эффекты галогенсодержащих продуктов Таблица 2

Показатели Карбофос Азолят ОП-7 О-изомер аминофенола

1/10 шя хлорная известь хлорам- миачная обработка 1/5 хлорам- миачная обработка + УФ-об- лучение 1/5 хлорам- миачная обработка + УФ-об- лучение 1/10 ш30 газооб- разный хлор хлорная известь

Масса тела + + + + ъ ъ ъ — ъ —

Эритроциты — — — — ъ — ъ — — —

Г емоглобин — — — — ъ — ъ — — —

Холинэстераза — + + — ъ — ъ ъ ъ ъ

Каталаза + + + — — ъ ъ ъ ъ

СПП + + + — — — ъ ъ ъ

Белковый состав:

а-глобулины + + + + ъ ъ ъ — — ъ

р-глобулины + + + + ъ ъ ъ — — —

у-глобулины + + + + ъ ъ ъ — — —

Альбумины + + + + ъ ъ ъ — — ъ

ЭКГ — — — — ъ — ъ ъ ъ ъ

Коэффициенты

массы внутрен-

них органов + + + — ъ — ъ ъ ъ ъ

Примечание. “ъ” достоверное изменение показателя (р<0,05); ” — отсутствие достоверного

изменения показателя (р>0,05).

Таблица 3

Мутагенное действие галогенизированных соединений

Органические вещества Способ обработки Число метафаз Частота метафаз

с аберрациями %

Азолят Без обработки 700 0,71 0,35

Газообразный хлор 700 2,0 0,46

Хлорамин ъ УФ-облучение 700 2,75 0,51

ОП-7 Без обработки 700 0,57 0,38

Газообразный хлор 700 1,85 0,29

Хлорамин ъ УФ-облучение 700 2,42 0,56

Карбофос Без обработки 600 1,00 0,40

Хлорная известь 620 1,12 0,42

Хлорамин 700 1,28 0,42

Мета-изомер Без обработки 800 1,37 0,46

аминофенола Газообразный хлор 800 2,50 0,49

по сравнению с таковой обычных галогени- показателя (СПП), уровня витамина С,

зированных продуктов. диотоксических эффектов (табл. 2). Более

На биологическую активность хлориро- того, эти вещества характеризуются повы-

ванных продуктов влияют структура и фи- шенным токсическим эффектом, несвой-

зико-химические свойства веществ, в част- ственным исходным продуктам. Например,

ности изомерия, что можно проиллюстри- хлорированные аминофенолы (мета-изомер)

ровать на примере изомерных ароматичес- существенно влияют на белковый обмен, что

ких аминов — аминофенолов. Мета-положе- не наблюдается у исходного загрязнителя.

ние функциональных групп (ОН и ЫН2), в Влияние галогенизированных продуктов

отличие от орто- и пара-, является наибо- химических веществ на организм вызывает

лее уязвимым с точки зрения включения отдаленные последствия: гонадо-, эмбрио-

активного хлора в молекулу вещества и об- токсический и мутагенный эффекты. Степень

разования соединений, обладающих высо- токсичности и характер токсикодинамики

кими параметрами токсичности, а также продуктов трансформации зависят от ряда

склонностью к отдаленным эффектам. факторов, ведущими из которых являются

Все изученные ГСС отличались политроп- ОВП хлорсодержащих препаратов и физи-

ностью токсического действия и приводили ко-химические свойства загрязнителей. Прок снижению массы тела подопытных живот- дукты хлораммиачной обработки, как пра-

ных, изменениям гематологических показа- вило, отличаются более выраженной токсич-

телей, активности ферментных систем, бел- ностью, чем продукты обработки газообраз-

кового обмена, суммационно-порогового ным хлором.

Сравнение мутагенной активности пестицидов, аминофенолов и их хлорированных продуктов убеждает в том, что по генетической активности они распределяются в порядке общей токсичности: наибольший эффект дают продукты хлораммиачной обработки, наименьший — сами загрязнители и продукты их обработки газообразным хлором (табл. 3).

Одновременно установлена также тератогенная активность продуктов хлорирования ХОП (ДДТ) и аминофенола (мета-положение), о чем свидетельствовали анатомические и функциональные изменения: меньшие размер и масса тела плодов, увеличение подкожных геморрагий, а также единичные случаи уродств (отек туловища, искривление позвоночника, гидроцефалия и др.).

Как показали исследования, продукты хлорирования мета-изомера аминофенола газообразным хлором оказывали гонадотоксическое действие. Так, продукты хлорирования мета-изомера по сравнению с исходным веществом уменьшали индекс сперматогенеза (на 4%), количество сперматозоидов (на 35,3%) и увеличивали количество канальцев со слущенным эпителием (на

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13,4%).

ВЫВОДЫ

1. Галогенизированные продукты, образующиеся в процессе хлорирования воды, содержащей сложные органические соединения (пестициды, ароматические амины, детергенты), отличаются высокой стабиль-

ностью, способностью ухудшать органолептические свойства воды, сообщать ей токсичность и представляют потенциальную опасность для здоровья человека.

2. Максимальной токсичностью отличаются галогенизированные продукты, образующиеся в процессе хлораммиачной обработки воды, что связано с реакциями окисления в боковой цепи. В то же время продукты хлорирования сильными окислителями (диоксидом хлора, газообразным хлором) в этом отношении менее активны.

3. Галогенизированным продуктам свойственны не только более выраженное общетоксическое действие, но и отдаленные эффекты (эмбрио-, гонадотоксический, мутагенный).

Поступила 15.05.02.

HYGIEGIC ESTIMATION OF TRANSFORMATION OF COMPLEX ORGANIC SUBSTANCES RESULTING FROM DECONTAMINATION OF WATER BY CHLORINE

I.N. Lutsevich

S u m m a г у

It is established that galogenized products forming by chlorization of water containing complex organic contaminants (pesticides, aromatic amines detergents) present significant hazard for human health. Galogenized products forming by chlorammonia treatment of water are of maximum toxicity. At the same time products of chlorization by strong oxidants (chlorine dioxide, gaseous chlorine) in this connection are less active. Not only more pronounced general toxicity but remote effects (embryogonadotoxic, mutagenous) are typical of galogenized products.

УДК 613. 2 ; 616 — 053. 2 (571. 121)

АЛИМЕНТАРНЫЙ СТАТУС ДЕТЕЙ КОРЕННЫХ НАРОДНОСТЕЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Н.И. Данилова, A.B. Истомин, Б.М. Раенгулов, Е.Н. Крючкова, С.В. Кондратович

Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана, г. Москва,

Центр госсанэпиднадзора в Ямало-Ненецком автономном округе, г.Салехард

Качество питания является важнейшим фактором в формировании алиментарного статуса и здоровья детского населения, обеспечивает нормальный рост и развитие организма, способствует профилактике различных заболеваний и создает условия для адекватной адаптации к окружающей среде.

Особую актуальность приобретает проблема рационального питания детей коренных народностей Крайнего Севера. Переход от традиционного питания на ’европейское” связан с обучением в школах-интернатах и в конечном итоге сказывается на индикаторных показателях здоровья детей, являясь предпосылкой к развитию алиментарно-зависимых заболеваний.

В процессе длительной эволюции под влиянием факторов окружающей среды сформи-

ровались определенные морфофункциональные и метаболические особенности северных популяций, обусловившие их полноценную адаптацию к условиям Севера. Изменениям метаболических процессов, тесно связанных с характером питания, в таком приспособлении принадлежит ведущая роль. Вместе с тем до настоящего времени мало изучены вопросы гигиенической оценки влияния ”европейского” типа фактического питания на показатели обменных процессов у детей Заполярья. Недостаточность исследований в данном научном направлении обусловила проведение настоящей работы, целью которой являлась гигиеническая оценка фактического питания и биохимических показателей алиментарного статуса школьников коренного населения Заполярья.

10. "Казанский мед. ж.”, № 2.

145

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.