CC BY
7
С II С. КАЛИННИКОВА. 1993 УДК в13.31:628.1|-074
Н. С. Калинникова
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОЗМОЖНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ВОДОПРОВОДНЫХ СООРУЖЕНИЯХ УЗБЕКИСТАНА НОВЫХ ФЛОККУЛЯНТОВ
* НИИ санитарии, гигиены и профзаболеваний Минздрава
Республики Узбекистан, Ташкент
Проблема обеспечения населения доброкачественной водой имеет первостепенное значение с санитарно-гигиенической точки зрения. При этом большое значение для сохранения здоровья населения придается очистке питьевой воды на водопроводных станциях до нормативного уровня и контролю за ее качеством.
Чтобы ускорить и сделать более полным выпадение взвеси и одновременно обесцветить воду, широко используют различные флоккулянты — минеральные и синтетические. Однако количество флоккулянтов для использования их на водопроводных станциях недостаточно, кроме того, имеющиеся флоккулянты недостаточно эффективны, не очень удобны при транспортировке и т. п.
Одним из синтетических флоккулянтов, используемых вместо минеральных коагулянтов для удаления находящихся в воде коллоидных примесей, является полиакриламид (ПАА). Это единственный из имеющихся флоккулянтов, который выпускается в сухом виде, что существенно облегчает его транспортировку. Однако этот ПАА содержит 50 % примесей, что мешает процессу флоккуляции. В связи с этим возникла необходимость синтезировать новые флоккулянты — заменители ПАА.
Заменителями ПАА являются сополимер ме-такрилата натрия с метакриламидом и натриевая соль полиметакриловой кислоты (СММА-Ыа и ПМАК-№). Эти соединения представляют собой твердые кристаллические вещества светло-желтого (технический) или белого (химически чистый) цвета со специфическим кислым запахом, хорошо растворяются в воде. ПМАК-№ растворяется также в водных растворах щелочных металлов и аммиаке, СММА-Ыа — в гликоле, глицерине, водных растворах гидроксидов щелочных металлов и аммиаке. рН 0,25 % водного раствора 7,5—7,0.
СММА-Ыа и ПМАК-№ применяют в качестве анионных флоккулянтов в виде разбавленного водного раствора для очистки сточных вод, содержащих взвесь минерального характера, предприятий по добыче н обработке облицовочных материалов из природного камня, комбинатов строительных материалов, предприятий нерудных материалов, карьерных вод, угольной промышленности, сточных вод производства железоокисных пигментов, для сгущения и ускорения фильтрации рудных пульп, коалиновой суспензии.
Новые флоккулянты имеют следующие преимущества: I) выпускаются в твердом виде и очень удобны для транспортировки; 2) по молекулярной массе они в 2 раза превосходят ПАА, а, как известно, чем больше молекулярная масса препарата, тем меньшая его концентрация необходима для процесса флоккуляции; 3) новые флоккулянты имеют очень высокую чистоту (98—99 %);
4) процесс производства CMMA-Na и ПМАК-Na является одностадийным, тогда как ПАА производится путем 4 стадий, причем одна из них взрывоопасна; 5) себестоимость новых флоккулянтов в 1,5—2 раза ниже, чем ПАА.
Вышеизложенное послужило основанием для проведения исследований влияния биологического воздействия CMMA-Na и ПМАК-Na на организм теплокровных животных, на органолептические свойства воды.
Порог запаха и привкуса определяли при разных концентрациях CMMA-Na и ПМАК-Na в воде: при определении порога запаха — 150, 250, 300, 350, 600, 700, 1250, 1500, 2000, 4000, 6000 мг/л, при определении порога привкуса—5, 10, 15, 30, 50, 80, 120, 170, 250, 500, 1000, 1500, 2000 мг/л. На основании результатов опытов были составлены сводные таблицы распределения показателей интенсивности запаха и привкуса (в баллах) в зависимости от концентрации вещества в воде. Препараты CMAA-Na и ПМАК-Na придают воде своеобразный кислый запах и вяжущий привкус. Пороги ощущения запаха и ощущения привкуса были найдены с учетом выскакивающих величин [2, 4] графическим методом оценки данных [3]. Установлено, что интенсивность запаха и привкуса CMMA-Na и ПМАК-Na увеличивается пропорционально логарифмам их концентраций.
Проведенные исследования показали, что пороговые концентрации по привкусу установлены на более низком уровне, чем по запаху. Ощущение интенсивности запаха CMMA-Na при 20 °С — 298 мг/л, практический порог — 500 мг/л; порог запаха CMMA-Na при 60 °С — 241 мг/л, практический порог — 350 мг/л. Порог привкуса CMMA-Na при 20 °С и при повышенной температуре— 40 и 15 мг/л соответственно, практический порог — 70 и 49 мг/л соответственно.
Ощущение интенсивности запаха ПМАК-Na при 20 °С — 300 мг/л, практический порог — 514 мг/л; порог запаха ПМАК-Na при 60 °С — 246 мг/л, практический порог — 340 мг/л. Порог привкуса ПМАК-Na при 20 °С и при повышенной температуре — 30 и 15 мг/л, практический порог 74 и 44 мг/л соответственно.
Исследованные флоккулянты не влияют на цветность и пенообразование, а также на содержание хлора в воде в концентрациях пороговых и выше пороговых.
В эксперименте на моделях водоемов было изучено влияние CMMA-Na и ПМАК-Na на процессы самоочищения воды от органических загрязнителей. Исследования проводили путем наблюдения за динамикой биологического потребления кислорода (БПК), процессами нитрификации (по азоту нитритов и азоту нитратов), процессами аммонификации. Опыты были проведены с концентрациями на уровне 3, 15, 75 мг/л, взятыми с
3
19—
учетом влияния на органолептические свойства воды на уровне пороговой концентрации по привкусу (15 мг/л). Полученные результаты показали, что СММА-Ыа и ПМАК-№ в концентрации 3 мг/л не оказывают заметного влияния на БПК по сравнению с контролем. При воздействии СММА-№ и ПМАК^а в концентрации 15 мг/л отмечается стимуляция процессов БПК на 25— •100 % по сравнению с контролем. Концентрация 75 мг/л увеличивает БПК на 100—150 %.
СММА-Ыа и ПМАК-№ в концентрации 75 мг/л статистически значимого влияния на процессы аммонификации не оказывают. Новые флокку-лянты в концентрации 75 мг/л оказывают влияние на процессы нитрификации, что можно объяснить незначительной стимуляцией второй фазы минерализации по наличию азота нитратов. В концентрациях 15 и 3 мг/л СММА-Ыа и Г1МАК-Ыа не влияют на процессы нитрификации в моделях водоемов. СММА-Ыа и ПМАК-№ во всех изученных концентрациях в течение всего периода исследований не оказывали отрицательного влияния на процессы нитрификации по азоту нитритов.
Параллельно проведенные наблюдения за динамикой развития и отмирания сапрофитной микрофлоры позволяют считать, что испытанные концентрации не оказывают существенного влияния по этим показателям. СММА-Ыа и ПМАК-№ не вызывают изменения активной реакции воды.
Токсичность СММА-№ и ПМАК-№ изучали в опытах на лабораторных животных при однократном и многократном внутрижелудочных введениях. Установлена 1-05о СММА-№ для белых крыс в пределах 12 100 (9201,7—14 998) мг/кг, для белых мышей — 9000 (7930—10 069) мг./кг, для кроликов — 6500 мг/кг. Для белых крыс 1-05о ПМАК-1Ма равна 15 100 (12 263— 7936) мг/кг, для белых мышей — 12 400 (11 852— 12 948) мг/кг, для кроликов — 8000 мг/кг.
При однократной аппликации 15 % растворов вещества на кожу белых крыс и морских свинок видимых изменений не отмечали. При внесении в конъюнктивальный мешок глаза кролика 50 мг СММА-Ыа и ПМАК-Ыа наблюдали гиперемию конъюнктивы, слезотечение. Через 48 ч глазное дно было без изменений.
Для выявления кожно-резорбтивного действия СММА-Ыа и ПМАК-№а использовали следующие биохимические показатели: изменение активности холинэстеразы (ХЭ), каталазы, содержание эритроцитов и лейкоцитов в крови, суммационно-пороговый показатель (СПП). Результаты наблюдения за состоянием кожи показали, что через 5, 10, 20 сут отмечается только ее легкая сухость. Биохимические показатели не имели существенных изменений по сравнению с контролем.
Кумулятивные свойства изучали в течение 4 мес по методу Ю. С. Кагана на белых крысах. Критерии оценки токсичности препарата: поведение животных, общее состояние, динамика массы тела, активность каталазы, ХЭ, содержание БН-групп в крови, СПП, морфологический состав периферической крови. В течение эксперимента гибели животных не наблюдали. Изучение динамики массы тела животных показало, что крысы 1-й группы, получавшие '/ю 1-05о, значительно отстают по массе тела от контроля. Установлено,
что увеличение массы тела находится в прямой зависимости от величины вводимой дозы и длительности эксперимента. Исследование активности каталазы показало, что при введении CMMA-Na на 30-й и 60-й дни исследования она достоверно снизилась у животных, получавших '/ю и '/го LD50, а с 90-го дня введения происходит достоверное ее увеличение во всех 3 группах. Воздействие на животных ПМАК-Na вызывает статистически достоверное увеличение активности каталазы с 30-го дня введения в 1-й группе, а в последующие сроки — и в других группах. CMMA-Na и ПМАК-Na вызывают угнетение активности ХЭ у подопытных животных во всех группах.
Выявлено снижение содержания SH-групп у животных всех групп, получавших препараты, на 30-й день затравки. Изменения количества лейкоцитов носят фазовый характер. У животных, получавших '/ю LD50, выявлено снижение числа эритроцитов и содержания гемоглобина в крови. В остальных группах эти показатели не отличались от контроля. При воздействии CMMA-Na и ПМАК-Na отмечено достоверное увеличение СПП у животных всех групп в разные сроки эксперимента.
Опасность развития острого несмертельного отравления CMMA-Na и ПМАК-Na оценивали на крысах с массой тела 160—200 г. Подопытные животные получали препараты в виде 10 % водного раствора в дозах: CMMA-Na — 1200, 600 и 200 мг/л, ПМАК-Na — 1500, 750 и 300 мг/л. Показатели состояния подопытных животных выбраны в соответствии с данными литературы о токсичности производных метакриловой и акриловой кислот [1, 5—7].
Результаты биохимических и физиологических исследований животных, получавших препараты в дозе 200 и 300 мг/кг, практически не отличались от аналогичных показателей в контроле. У животных, получавших препараты в дозах 600 и 750 мг/кг, отмечены статистически значимые изменения отдельных показателей. При введении CMMA-Na и ПМАК-Na в дозах 1200 и 1500 мг/кг наблюдали изменения всех исследованных показателей на протяжении всего опыта.
Для обоснования ПДК в воде водоемов необходимо провести хронический санитарно-токси-кологический эксперимент, а также изучить возможные отдаленные последствия при воздействии их на организм.
Литература
1. Добринский С. И.//Гиг. труда,—1970.—№ 11,—С. 53.
2. Каминский Л. С. Статистическая обработка лабораторных и клинических данных.— Л., 1964.
3. Красовский Г. Н. // Химические факторы внешней среды и их гигиеническое значение.— М., 1965.— С. 136—139.
4. Красовский Г. Н., Гусева Л. Я. // Гиг. и сан.— 1962.— № П._ С. 52—53.
5. Лазарев И. В. Вредные вещества в промышленности.— Л.. 1976.
6. Ломонова Г. В. //Гиг. труда,— 1962,—№ 2.—С. 54—55.
7. Михайлов H. Е,, Иважникова И. Г., Волгина А. В. // Научная конф. по вопросам гигиены и профпатологии в химической промышленности.— М., 1970.— С. 41.
Поступила 23.09.91
Summary. New flocculants SMMA-Na and PMAK-Na slightly accumulate in animal organism and are low toxic (4th class of danger). These substances influence water taste and water selfpurification.
