CC BY
8
М., 1967, с. 78. — М а р ш а к Ф. М. Завод, лабор., 1949, № 3, с. 364. — Ромашов Г. И. Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей. Л.,,1938. — Со I 1 е 1 (1 К. Е., НИИ РЬуз., 1963, V. 9, р. 283.
Поступила 16/X11 1968 г.
Ц
ОБЗОРЫ
УДК 613.34
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ
Член-корр. АМН СССР С. Н. Черкинский, проф. Е. В. Штанников
Недостаток пресной воды уже сейчас серьезно тормозит развитие производительных сил, а в связи с непрерывным ростом экономики и населения эта проблема приобретает еще большую актуальность и становится одной из важнейших проблем современности. Это относится ко многим странам Африки, Среднего и Ближнего Востока. В нашей стране недостаток в воде испытывают Туркмения, Узбекистан, Прибалхашье, Караганда, Восточный и Западный Казахстан, Донбасс, Криворожье и другие районы. Вместе с тем большая часть воды на земном шаре (до 97%) находится в морях и океанах * и не может быть использована из-за высокого содержания в ней солей.
Проведенное Советом по изучению производительных сил Госплана СССР сопоставление данных о водных ресурсах и намечаемом водопотребле-нии приводит к выводу, что к 1980—1990 гг. может оказаться реальной потребность в значительном объеме пресной воды. Многие ученые мира видят один из путей решения проблемы в опреснении соленых вод.
Создание экономичных опреснительных установок требует наряду с решением большого числа научно-технических вопросов разносторонней апробации и проверки многих вопросов гигиенического характера.
В получении питьевой воды из соленой уже сейчас наметились возможности применения способов, основанных на привлечении различных синтетических материалов (ионнообменных полимеров, ионитовых мембран), а также внедрении некоторых приемов (например, вымораживание), технология которых предусматривает использование химически активных про- * дуктов — углеводородов (бутан, изобутан, пропан и др.). Указанные материалы, а также значительная часть исходных компонентов, применяемых для их синтеза, не только не безразличны для организма, а наоборот, отличаются высокой токсичностью. Так, распространенные в производстве иони-тов вещества (стирол, дивинилбензол, эпихлоргидрин и многие другие) оказывают выраженное неблагоприятное влияние на организм (С. Н. Крем-нева и М. С. Толгская; В. А. Покровский, и др.). Как показывают исследования, они способны отщепляться от макромолекулы полимера и переходить в опресненную воду, сообщая ей токсические свойства. Современная ги-
гиеническая наука доказала непосредственную опасность, связанную с использованием некоторых ионитов и потреблением ионированной воды (Е. В. Штанников и В. А. Журавлев; Е. В. Щукина и соавт.; Jl. Н. Якуш-кина и соавт.; Martin и Wilkinson).
Наиболее ответственной задачей в области изучения способов опреснения воды является их разносторонняя токсикологическая апробация. Подобными исследованиями могут быть охвачены все приемы опреснения независимо от особенностей технологического процесса. Тем не менее с указанных позиций более пристального внимания заслуживают способы, основанные на применении химически активных полимеров (ионнообменных сорбентов и ионитовых мембран), а также методы (вымораживание, экстракция и др.), основанные на внедрении малоизученных в токсикологическом отношении химических веществ (хладагенты, кристаллогидраты), контактиру-емых с опресняемой водой. Необходимость гигиенической апробации ионно-обменного и электроионитового способов вызывается токсичностью используемых для их синтеза материалов и возможностью поступления компонентов малоизученного состава в опресненную воду.
Изучение возможности применения ионитов для опреснения воды нельзя органичивать только односторонней гигиенической оценкой опресненной воды и установлением ее пригодности ддя питья. Напротив, комплексный характер этих исследований предусматривает также выяснение свойств полимерных материалов (сорбентов, мембран и др.) и как заключительный этап опресненной воды. Исследования токсичности смол (КУ-2, АВ-17, ЭДЭ-10П и АН-31), проведенные различными авторами (Е. В. Штанников и В. А. Журавлев; Н. И. Омельянец; Е. В. Щукина и соавт.; Б. И. Чумбуридзе и К. М. Салдадзе) на животных, убеждают в том, что неочищенные от примесей иониты вызывают в организме неблагоприятные изменения. Они проявляются в нарушении интегрального показателя — веса тела, уменьшении активности некоторых ферментных систем и сульфгидрильных групп, увеличении количества гемоглобина и изменении белковообразующей функции организма, что сказывается на существенных сдвигах в оптимальных соотношениях белковых фракций крови. Данные о токсичности неочищенных ионитов подтверждены исследованиями зарубежных ученых. Было проведено также токсикологическое исследование водных вытяжек некоторых ионитов, которое показало, что экстракты анионита АВ-16 ГС вызывают у животных в острых и хронических опытах изменения внутренних органов (печени, почек, селезенки) и некоторых систем.
Таким образом, очевидно, что неочищенные сорбенты в токсикологическом отношении небезупречны и, выделяя в опресненную воду различные химические примеси, могут сообщать ей вредные свойства.
В связи со сказанным актуальное значение приобретают разносторонняя апробация и изучение свойств очищенных от примесей ионитов и установление их пригодности для опреснения воды. Исследования на животных, получавших очищенные смолы (КУ-2, АВ-17 и др.), не выявили неблагоприятных изменений в их развитии и росте; не установлено нарушений в активности ферментативных систем и гемопоэза, а также изменений белковообразующей функции, что служит свидетельством доброкачественности этих веществ (Е. В. Штанников и В. А. Журавлев). О. Г. Архипова также не установила токсичность смол КУ-2 и СДВ-3 у крыс и мышей, получавших взвеси ионитов (9,75 и \,2Ъг1кг). Эти выводы согласуются с результатами исследований Martin и Wilkinson.
Следовательно, иониты, свободные от вредных компонентов, в отличие от неочищенных ионитов безвредны в токсикологическом отношении и могут быть рекомендованы в конкретных технологических схемах для опреснения воды. Отсюда вытекает и другое, не менее важное в практическом отношении требование, касающееся тщательной предварительной очистки ионитов от вредных примесей.
Заключительный этап гигиенических исследований включает всестороннюю апробацию опресненной воды. Качество этой воды проанализировано рядом отечественных и зарубежных ученых. К. М. Салдадзе и соавт. предложили метод опреснения воды для питьевых целей, суть которого заключается в предварительном удалении основной массы кальция и магния путем фильтрования воды через Na-катионит с последующей обработкой воды сильнокислотным Н-катионитом (КУ-2) и ОН-анионитом (ЭДЭ-10П). Опресненная вода, в 1 л которой содержалось 0,4—2 г солей, имела ароматический запах, легко устранимый дополнительной фильтрацией ее через активированный уголь. Хроническими опытами, проведенными на животных (мыши, крысы) в течение 4—5 месяцев, доказана безвредность такой воды (Л. А. Штуковская). Исследование качества опресненной воды было проведено также М. К. Маркаряном и Е. В. Штанниковым, С. М. Драчевым и А. И. Ицковой. Наряду с изучением органолептических и химических свойств воды указанные авторы использовали для оценки ее качества биологические и физиологические методы. Проведенные исследования дали основание положительно оценить использование воды, опресненной ионитами, для питьевых нужд.
Были проведены также (Е. В. Штанников и В. А. Журавлев) всесторонние гигиенические и токсикологические исследования качества воды, полученной на промышленной опреснительной установке. Обращает на себя внимание способность смол значительно снижать общую минерализацию воды (с 11 до 330 мг/л), уменьшать ее жесткость (с 50 до 0,8 мг-экв/л) и освобождать ее от других химических компонентов (натрий, хлориды и др.). Органолептические показатели также свидетельствуют о ее соответствии гигиеническим требованиям.
В результате исследований, проведенных на различных животных (мыши, крысы, кролики), которые получали в течение длительного времени (до 8 месяцев) опресненную воду, не выявлено у них признаков клинической интоксикации и изменений в развитии и росте. Не наблюдалось нарушений гемопоэза, активности ферментативных систем и функции воспроизводства в ряде поколений. При патоморфологическом и гистологическом изучении органов животных не обнаружено некротических или дистрофических изменений, а при гистохимических исследованиях на установлено нарушений обмена веществ.
Гигиенические и токсикологические исследования убеждают в том, что очищенные полимеры (КУ-2, ЭДЭ-10П и АВ-7) могут быть рекомендованы для опреснения высокоминерализованных вод с дополнительным включением в технологическую схему адсорбентов (например, березового активированного угля), исключающих возможное попадание химических компонентов из ионитов в опресненную воду.
В зарубежной литературе материалы по применению ионитов для опреснения воды представлены достаточно полно, однако они носят преимущественно санитарно-технический характер (Bûche; Smith и Richhaimer). Описаны результаты эксплуатации ионитовых установок не только для опреснения и умягчения воды, но и для удаления из нее избытка железа и марганца (Ringer).
В настоящее время опреснение производят с помощью электрохимических установок, в которых оно достигается пропуском воды через многокамерные электродиализаторы с селективно проницаемыми для ионов мембранами из ионитов (И. Э. Апельцин и В. А. Клячко; Cooke и Wilson; Paris; Gluec-kauf). При этом отмечается значительная концентрация ионов в одних ячейках, и наоборот, деионизация — в других. Эффективность опреснения и качество воды определяются свойством мембран (селективностью, электропроводностью и механической прочностью) и технологическим режимом обработки воды.
По данным некоторых авторов (Л. А. Штуковская, и др.), лабораторные образцы мембран (типа МК-40 и МА-40), изготовленные из ионитов] КУ-2
и ЭДЭ-10П, ухудшают органолептические свойства воды, сообщая ей своеобразный запах] (3 балла). Последний, однако, устраняется сравнительно легко фильтрацией воды через активированный уголь. Поэтому в технологических схемах опреснение воды таким способом предусматривает использование указанного адсорбента. Концентрация солей в опресненной этим методом воде снижается на 90—95%, а остаточное содержание соли составляет 400—900 мг!л, что, естественно, приводит к исчезновению горько-соленого вкуса воды. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что соотношение между ионами в воде изменяется в меньшей мере, нежели в воде, опресненной ионитами: если в ионированной воде остаточный солевой состав был представлен преимущественно хлористым натрием, то в воде, полученной с помощью мембран, он дополнялся сульфатами и солями жесткости.
Исследования качества опресненной воды, проведенные на животных (JI. А. Штуковская, и др.), показали, что общее состояние их не изменилось, не отмечалось изменений в динамике веса тела и морфологическом составе крови. Фагоцитарная активность лейкоцитов у подопытных крыс существенно не отличалась от контрольной величины. У подопытных животные не обнаружено патоморфологических изменений в органах и тканях. Интересно, что отсутствие токсичности было характерно не только для опреснения воды, дополнительно профильтрованной через березовый активированный уголь, но и для воды, не подвергнутой этой обработке и, следовательно, содержащей органические примеси малоизученного состава из ионитовых мембран.
В настоящее время проводятся интенсивные работы по усовершенствованию и промышленному внедрению метода дистилляции (А. И. Чурин и В. А. Клячко; Г. М. Соловьев; Zizza и Bessent; Steinecke; Е. и D. Parvis; Glueckauf). Определялись два направления исследований — многоступенчатое мгновенное испарение и многокорпусная выпарка. В разных странах мира эксплуатируется около 80 крупномасштабных установок, 70 из них являются дистилляционными. В Советском Союзе (г. Шевченко, Казахская ССР) в течение ряда лет работает промышленная установка производительностью 5000 м3 в сутки, а с 1967 г.— до 15 000 м3 в сутки (по дистилляту). Особенно перспективно и экономично опреснение морской воды дистилляцией на атомных электростанциях, построенных с двухцелевым назначение-ем — для получения электроэнергии и пресной воды (А. И. Чурин и В. А. Клячко; Г. М. Соловьев; Currier и соавт. ). Атомная водоэлектростан-ция с реактором на быстрых нейтронах сейчас строится в г. Шевченко. Ее производительность будет составлять 100 000 м3 пресной воды в сутки (стоимость 1 м3 воды 5,7 коп.).
Этот способ опреснения, несмотря на определенные достоинства, с гигиенической точки зрения не может быть признан идеальным и нуждается также во всесторонней апробации. Необходимость его оценки определяется двумя факторами: во-первых, возможность поступления в опресненную воду микродоз элементов из металлических поверхностей, значительная протяженность которых создает благоприятные условия для выщелачивания этих элементов; во-вторых, попаданием в конденсат, а следовательно, и в воду летучих органических и неорганических компонентов, высвобождающихся в результате термического и химического разложения фитопланктона, обильно размножающегося в морях. Указанные вещества, как показывают наблюдения, могут серьезно ухудшать органолептические свойства воды, сообщая ей специфический и довольно устойчивый запах и вкус (до 3 баллов).
Из неорганических компонентов морской воды может возгоняться фтор. При определенных технологических режимах опреснения его концентрация может превышать даже предельно допустимую. Так, после дистилляции воды Каспийского моря (содержание фтора до 3 мг/л) на промышленной опреснительной установке концентрация этого элемента в дистилляте составляла 1,5—1,8 мг/л. Вполне понятно, что попадающие в опресненную воду летучие компоненты, ухудшающие ее органолептические показатели,
должны быть удалены. Для этого в технологических схемах приготовления питьевой воды из дистиллята на действующих дистилляционных установках предусмотрены соответствующие фильтраты с адсорбентом (березовым активированным углем). Предварительная токсикологическая проверка качества опресненной на дистилляционной установке (г. Шевченко) воды показала ее удовлетворительные свойства.
Заслуживают внимания современная трактовка гигиенических вопросов, касающихся изменения минерального состава опресненной воды, а также проведение дополнительных мероприятий по кондиционированию состава и свойств дистиллята. Необходимость гигиенической оценки минерального состава опресненной воды вызвана не только количественными изменениями. Это объясняется главным образом неблагоприятными сдвигами в оптимальных соотношениях отдельных ионов и групп ионов, а также значительным уменьшением, а в ряде случаев и полным отсутствием физиологически важных веществ — микроэлементов и других компонентов (йода, фтора, цинка и пр.), роль которых в нормальном функционировании организма, по современным научным представлениям, велика.
Большинство известных способов опреснения в этом отношении, как правило, далеко не безупречно и потому нуждается в осуществлении системы дополнительных мероприятий по улучшению качества воды. Неблагоприятные изменения претерпевает минеральный состав воды, опресненной ионообменным и электроионитными методами (М. К. Маркарян и Е- В. Штанников; Л. А. Штуковская; Ringer). Качественный солевой состав ее весьма ограничен и представлен главным образом 2 элементами (натрием и хлоридами), что, естественно, не может компенсировать, с физиологической точки зрения, разнообразия ионного состава природных вод. Поэтому такую воду частично смешивают с исходной минерализованной или подвергают обогащению солями (М. К. Маркарян и Е. В. Штанников; Smith и Rich-heimer). Неблагоприятные в физиологическом отношении изменения минерального состава наблюдаются также в воде, опресненной дистилляцией и вымораживанием. Известно, что солевой состав воды, полученной на дистилляционных установках, практически не велик — 10—30 мг!л (Zizza и Bessent) и очень близок к дистиллированной. Естественно, такая вода нуждается в улучшении ее качества (кондиционировании).
Наблюдения и исследования, проведенные на промышленной опреснительной дистилляционной установке (г. Шевченко), убеждают в том, что такие приемы, как разбавление опресненной воды до оптимальных концентраций минерализованной, насыщение ее углекислотой с последующим фильтрованием через мраморную крошку, позволяют улучшить ее минеральный и газовый состав, а следовательно, вкусовые качества и предупредить таким образом возможное неблагоприятное влияние такой воды на здоровье населения.
Гигиеническая оценка процессов и методов опреснения должна охватывать, кроме того, круг других гигиенических вопросов, среди которых следует назвать изучение заболеваемости населения, пользующегося длительное время опресненной водой.
ЛИТЕРАТУРА
Альпецин И. Э., К л я ч к о В. А. Опреснение воды. М., 1968. — Архипо-в а О. Г. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. М., 1961, в. 3, с. 117. — Д р а ч е в С. М., И ц к о в а А. И. Гиг. и сан., 1956, № 2, с. 15. — Колычев Б. С., С о л о в ь е в Г. М. В кн.: Опреснение соленых вод. М., 1966, с. 1. — Кр ем • н е в а С. Н., Толгская М. С. В кн.: Токсикология новых промышленных химических веществ. М., 1961, в. 2, с. 28. — Маркарян М. К., Штанников Е.В. Гиг. и сан., 1955, № 9, с. 6. — О м е л ь я н е ц Н. И. Там же, 1966, № 6, с. 17. — Покровский В. А. Гиг. труда, 1961, № 5, с. 3. — С а л д а д з е К. М. и др. Ионообменные высокомолекулярные соединения. М., 1960.—Соловьев Г. М. Водоснабжение и сантехника, 1967, № 12, с. 13. — Ч у м б у р и д з е Б. И., Салдадзе К. М. В кн.: Исследование свойств ионообменных материалов. М., 1964, с. 173. — Ч у р и н А. Н., К л я ч-
ко В. А. Вестн. АН СССР, 1965, № 6, с. 34. — Ш т а н н и к о в Е. В., Ж у р а в л е в В. А. Гиг. и сан., 1965, № 2, с. 21. — Ш т у к о в с к а я Л. А. Там же, 1962, № 6, с. 29. — Щукина Е. В. и др. В кн.: Ионный обмен и хроматография. Воронеж, 1968, с. 50. — Я к у ш к и н а Л. Н. и др. Там же, с. 54. — Cooke W. A., W i 1 s о n I. R., S. Afr. ihd. Chem., 1959, v. 13, p. 140,— Currier E. I. et al. Civ. Engrs. Rev., 1967, v. 93, p. 51.— G 1 u e с k a u f E., Nature, 1966, v. 211, p. 1227. —Martin G., W i I k i nson I., Gastroenterology, 1946, v. 6, p. 315. — P a r v i s E., Parvis D., Riv. ital. Ig., 1966, v. 26, p. 74. — R i n ge r Warren H., Wat. Sewage Wks., 1967, v. 114, p. 54. — S t e -i n e k e H., Papier (Paris), 1967, v. 21, p. 71, 109,— Z i z z a M., В e s s e n t E., J. Am. Wat. Wkst, Ass, 1966, v. 58, p. 580.
Поступила 30/1X 1969 г.
ЗА РУБЕЖОМ
»
УДК 613.632:661.726
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПОВЕДЕНИЯ ДИМЕТИЛСУЛЬФАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
УСЛОВИЯХ
Канд. мед. наук А. Джежев, Д. Цветков
Кафедра общей гигиены Высшего медицинского института, София, Болгария -
Ди мети л сульфат (диметиловый эфир серной кислоты) представляет собой слабо растворимую в воде, бесцветную или бледно-желтую малообразную жидкость с удельным весом 1,33 и температурой кипения 188°, хорошо растворимую в различных органических растворителях. При нагревании в воздушной среде жидкий диметилсульфат выделяет диметилсульфат в виде паров и пары метилового спирта, аэрозоль серной кислоты и сернистый ангидрид (Н. В. Лазарев). В зависимости от его концентрации и количества диметилсульфат действует раздражающе в разной степени на слизистые оболочки и кожу. Кроме того, он оказывает и общетоксическое действие, главным образом на центральную нервную систему (Duvemenil), проявляющееся после скрытого периода продолжительностью3—15 часов (И. Я- Сосновик, 1955). При интоксикации диметилсульфатом отмечаются головокружение, тошнота, снижение остроты зрения, ларинготрахеиты, бронхиты, легочные воспаления и легочные отеки, функциональные и морфологические изменения в печени, почках и т. д. (И. Я. Сосновик, 1948; Nebelung; Tredt). В экспериментальных условиях обнаружена прогрессирующая гипоксия в венозной крови (Д. Н. Дочевски) и изменение активности некоторых ферментов (каталаза) в крови (Chinngelli и Sironi). Ряд авторов (Roch и соавт.; Тага, 1954, 1955) описывает единичные или массовые интоксикации демитилсуль-фатом в производственных условиях, очень часто сопровождающиеся указанными выше симптомами.
В промышленности диметилсульфат используется главным образом как метилирующий агент при получении красителей, диметиланилина, метиловых эфиров, различных душистых веществ, а в химико-фармацевтической промышленности — при получении антипиретиков (анальгина и амидофена). В производственных условиях жидкий диметилсульфат подвергается нагреванию до 70—150° и выше. Кроме того, он применяется часто как исходный продукт в ряде экзотермических реакций.
