CC BY
8
28. Маэдк V. // Ргас. 1ек. — 1967. — Уо1. 19. —Р. 306— 310.
29. \ledricky ¿. // НШшк. (РгаИа). — 1980. — Уо1. 30, N 2. — Р. 43-48.
Поступила 20.01.87
УДК 614.72+614.761:66.062.122(048.8)
Л. М. Лифлянд ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ
ЦОЛИУВ, Москва
В последние годы значительное число исследований посвящается изучению закисления природной среды вследствие выпадения кислых осадков [5, 14, 19, 31, 32]. Это явление привело к тяжелым экологическим последствиям, и по предложению экспертов Королевской академии наук Швеции, агентства по охране окружающей среды США, министерства окружающей среды Франции «кислые дожди» включены в перечень наиболее острых экологических проблем [3].
В связи с актуальностью этой темы целесообразно рассмотреть основные данные о закис-лении осадков, имеющиеся в литературе.
Как отмечают ряд авторов, термин «кислые дожди» неточен. По определению Ю. А. Израэль и соавт. [1], в понятие «кислотные осадки» включен любой процесс переноса вещества из атмосферы на подстилающую поверхность, при-Ф водящий к появлению на последней свободных ионов водорода (в моль/л), которые принято обозначать рН. Таким образом, в круг изучения попадают дождь, снег, сухое оседание аэрозольных частиц, адсорбция газов подстилающей поверхностью. В естественных условиях атмосферные осадки всегда содержат примеси, влияющие на рН. Величина рН осадков, не вызывающая неблагоприятного действия на объекты окружающей среды, оценивается в 5,6—5,7 [1]. В Европе в 1983 г. средневзвешенные по объему осадков значения рН составили 4,1—4,3 [1].
С промышленными выбросами в атмосферный воздух поступает большое количество разных ве-_ ществ, приводящих к образованию кислот. По экспериментальным данным вклад отдельных соединений в кислотность атмосферного воздуха промышленного района распределяется следующим образом: серная кислота 60—70% [1, 20], азотная 30—50 % [1, 22], соляная 5%, на естественное окисление за счет растворения двуокиси углерода приходится 2% [1]. В настоящее время в качестве основных «виновников» закисления осадков рассматриваются сернистый газ, сульфаты, окислы азота, нитраты.
Известно, что определенные количества соединений серы и азота попадают в атмосферу из природных источников, например при вулкани-• ческой деятельности, пожарах и т. д. Однако основная масса выбросов соединений серы и азота обусловлена антропогенными источниками, связанными со сжиганием топлива: для серни-
стого газа это прежде всего электростанции, для окислов азота — электростанции и автотранспорт. В отношении роли автотранспорта в антропогенном выбросе окислов азота пока нет единого мнения. Специалисты автомобильного производства в США считают, например, что упреки в адрес автотранспорта необъективны, так как с 1960 по 1981 г. в США достигнуто снижение выброса окислов азота с отработанными газами автомобилей на 75%. Инвентаризация источников выбросов и соответствующие расчеты, проведенные на востоке США — в зоне, подвергшейся закислению, показали, что доля вклада автотранспорта в образование азотной кислоты в этом районе составила лишь 9 % [16]. На основании этого сделан вывод о том, что основная роль в антропогенном выбросе окислов азота принадлежит стационарным источникам. Однако признается, что автомобиль как мобильный источник выброса окислов азота может усугублять неблагоприятную ситуацию в районе, подвергшемуся закислению, доставляя дополнительный кислотный материал. В 1980 г. мировой антропогенный выброс соединений серы составил 113 млн. т в год [2]. Вклад сернистого газа в антропогенный выброс составляет 95% [29]. Точных данных о мировом антропогенном выбросе окислов азота нет, его оценки колеблются в пределах 40—90 млн. т в год [1, 23]. Время жизни двуокиси серы и окислов азота в атмосферном воздухе, по данным разных авторов, находится в пределах от нескольких часов до нескольких дней [1, 13].
Различают два способа выведения загрязнений из атмосферного воздуха, «мокрое» оседание, т. е. вымывание с дождем, снегом, туманом, а также «сухое» оседание загрязняющих веществ на подстилающую поверхность. Однако последнее труднее поддается измерению из-за технических сложностей. По оценкам, сделанным в Великобритании, почти 25 % двуокиси серы удаляется за счет «сухого» оседания [12]. Оставшиеся количества двуокиси серы и окислов азота в присутствии влаги различными путями трансформируются в серную и азотную кислоту или сульфаты и нитраты и затем в основном вымываются дождем. Хотя процессы самоочищения ограничивают образование в атмосферном воздухе соединений серы и азота, выпадение
кислых осадков превращается в серьезную проблему.
Впервые на повышение кислотности дождевых вод обратили внимание на рубеже 60—70-х годов в Скандинавских странах, где с 50-х годов велось наблюдение за химическим составом осадков [10]. Подсчеты потребления топлива в Швеции дали основание предположить, что кислотность осадков вызвана выбросом двуокиси серы не только из национальных источников, но и из источников, находящихся за пределами страны [27, 28]. Так возникло предположение о трансграничном переносе загрязнений, что подтвердилось дальнейшими исследованиями [21, 30]. Было замечено, что область выпадения кислых осадков из года в год расширяется. В настоящее время область закисления осадков на Европейском континенте охватывает северную часть ФРГ, Нидерланды, Данию, юг Норвегии и Швеции, часть территории ГДР, далее распространяется далеко на север и восток, охватывая северо-западные области СССР [1]. На Американском континенте очаг закисления находится на северо-восточной части Северной Америки и распространяется на запад и юго-запад [9].
При отсутствии осадков из-за относительной неэффективности «сухого» оседания мелких частиц, последние могут переноситься на большие расстояния. Этот процесс в отличие от микромасштабных переносов изучен недостаточно. Одним из первых изученных переносов загрязнений является перенос между США и Канадой в районе Великих озер [6]. Наблюдения последних лет показали, что может происходить значительный мезомасштабный перенос загрязнений на расстояния свыше нескольких тысяч километров. Одним из примеров такого переноса является так называемая «арктическая дымка», наблюдаемая в атмосфере над Аляской. Факторный анализ данных о концентрациях элементов выявил, что основные компоненты арктических аэрозолей имеют отношение к процессам горения и работы автотранспорта. Представляет интерес наличие высоких концентраций брома в арктическом воздухе, источником которого может быть океан, но не исключается и дальний перенос загрязнения [26]. Арктическими станциями в Норвегии также отмечено присутствие аэрозолен в арктическом воздухе в результате переноса загрязнений [24]. Сложность проблемы связана с тем, что при переносе загрязнения от источника выброса в район обнаружения воздушные массы подвергаются воздействию многочисленных химических и метеорологических факторов, а также могут утрачивать загрязнения и обменивать их на новые. Пока нет количественного метода для определения связи источник — рецептор, т. е. взаимоотношений между выбросом из конкретного источника и качеством воздуха в месте, где наблюдается ущерб. Распро-
страненный метод атмосферного моделирования для переноса загрязнений на большие расстояния не считается достоверным, так как его применение связано с рядом трудностей, таких, как атмосферная динамика, химия облаков и «сухое» оседание [25]. Делаются попытки изучить перенос загрязнений с помощью маркирующих веществ. Однако такое исследование может дать уточнение, касающееся лишь осаждения выброса, но не даст ответа на вопрос об изменениях в последнем [25]. Для некоторых стран проблема переноса загрязнений стоит достаточно остро. В Норвегии, например, pH осадков в некоторых районах составляет 4,1, а вклад соединений серы в кислотность осадков на 95 % обеспечивается зарубежными источниками; для Нидерландов эта цифра составляет 85% [4]. В ФРГ через границы уходит такое же количество вредных веществ, какое поступает из иностранных источников [8]. В СССР с трансграничными потоками ежегодно попадает до 5— 10 млн. т сернистого газа, а уходит на запад около 1,5—2 млн. т [1]. На основании международного исследования переноса загрязнений на большие расстояния под эгидой Организации экономического сотрудничества и развития (OECD) был сделан вывод о том, что соединения серы перемещаются в атмосфере на большие расстояния и выбросы в странах Европы оказывают влияние на качество воздуха в любой из европейских стран [25]. Существует мнение, что переносу загрязнений на большие расстояния способствуют высокие дымовые трубы, выбрасывающие загрязнения выше слоев температурной инверсии, где они задерживаются [15]. В связи с этим обращено внимание на то, что резкое увеличение кислотности осадков в Скандинавских странах приходится на 1960— 1965 гг. — период интенсивного ввода высоких дымовых труб в Центральной Европе и Великобритании. На Международной конференции по проблемам кислотности осадков было отмечено, что использование высоких дымовых труб, применяемых вместо устройств, улавливающих выбросы, должно рассматриваться как устаревшая технология снижения выбросов серы [17]. Эффективное изучение переноса загрязнений может быть достигнуто только международными усилиями. В 1983 г. вступила в силу «Конвенция о трансграничном переносе воздуха на большие расстояния». Страны, подписавшие эту конвенцию, приняли «Совместную программу наблюдения и оценки распространения загрязняющих воздух веществ на большие расстояния в Европе». В программе принимают участие 28 стран, включая СССР. Цель программы — представление правительствам информации о переносе загрязнений через границы государств в европейском регионе, а также о вкладе в перенос внутренних и внешних источников различных государств региона. Для осуществления задач созда-
ны три координационных центра: один в СССР (Москва) и два в Норвегии (Осло, Лиллесу-рем). В настоящее время осуществляется наблюдение за концентрациями и выпадением соединений серы с помощью 70 наземных станций, расположенных в 21 стране Европы, из них 7 станций находятся на территории СССР.
Накоплено достаточно данных об отрицательном последствии действия кислотных осадков на растительность, почву и водоемы, о значительном ущербе, нанесенном лесам. Результаты натурных исследований в Канаде, где рН осадков составляет 4,6, свидетельствуют о снижении роста некоторых древесных пород, фертнльности спор хвойных деревьев, омертвлении кленов. По имеющимся оценкам в Европе при средних значениях рН осадков 4,1—4,3 поврежден 1 млн. га лесов [17]. Причем можно предположить, что интенсивность нанесения ущерба лесам достаточно велика. Если в 1982 г. в ФРГ зарегистрировано ухудшение состояния 8 % лесов, то в 1983 г. — 34 % [20]. Повреждение лесов связано как с непосредственным воздействием кислотных осадков на зеленую массу деревьев, так и с изменением химического состава почвы, вызванным нарушением соотношения кальция и алюминия под влиянием кислотных осадков.
Кислотные осадки явились причиной закисле-ния водных систем. В Канаде весенние талые воды содержат от 50 до 80 % кислотных веществ, накопившихся в снежном покрове [20]. Обследование водного хозяйства в этой стране показало, что 50 % озер подвержено закислению или уже закислено, в 10% обследованных рек исчез лосось [18, 26]. В Швеции из 90 тыс. озер закислено 18 тыс., в Норвегии — половина всех озер [11]. Закисленные озера мертвы, в них почти или совсем не водится рыба. Ту рыбу, которая обитает в подкисленной воде, нельзя употреблять в пищу из-за высокого содержания в ней металлов, так как кислотные осадки являются причиной увеличения концентраций растворенных в воде металлов — алюминия, марганца, кадмия, свинца, ртути [8,15]. Зачислением необработанной питьевой воды объясняется попадание больших концентраций токсичных металлов в водопроводные системы, и, как признается, эта проблема изучена недостаточно. В СССР закислению подвержены озера, расположенные в Мурманской области, Карельской АССР и Сибири [1]. Обсуждается проблема прямых и отдаленных последствий действия кислотных осадков на водные системы в связи с кумулятивной способностью кислотных отложений. Считается, что, даже если интенсивность закнсления природной среды не будет возрастать, ущерб, наносимый водным системам, будет увеличиваться из-за накопления кислотного материала [8]. На Международной конференции по проблемам кислотности окружающей сре-
ды был сделан вывод о том, что зачисление по-верностных вод возможно при выпадении серы с осадками в количестве, превышающем 0,5 г в год на 1 м2 [7], что соответствует среднему значению рН дождевой воды примерно 4,7 [1].
Одной из основных мер предотвращения закнсления природной среды является снижение выбросов сернистого газа и окислов азота. В Канаде и США приняты соответствующие программы, предусматривающие снижение выбросов сернистого газа на 25 % к 1990 г. и на 50 % к 1994 г. [20].
В заключение можно отметить, что проблема кислотности осадков является предметом исследований в СССР и за рубежом. Первоочередными задачами являются дальнейшее уточнение условий трансформации выбросов в атмосферном воздухе, изучение связи между источником выброса и местом обнаружения ущерба, а также оценка размеров ущерба, включая его отдаленные последствия.
Литература
1. Кислотные дожди / Израэль Ю. А., Назаров И. М., Прессмаи А. Я- и др. Л., 1983.
2. Рябошапко А. Г. // Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека .— М„ 1983.— С. 49—52.
3. Фокин А. В., Козин Г. С. // Природа и человек. — 1986. — № 4.— С. 52—54.
4. Asman W. A., Buisman Е. // TNO Project. — 1981. — Vol. 9. N 6. — P. 238—244.
5. Brossel С. // Ambio. — 1973. — Vol. 2. — P. 2—9.
6. Chagnon S. A. et al. // Bull. Amer. Meterorol. Soc.— 1971. — Vol. 52. — P. 98—967.
7. Ecological Effects of Acid Deposition. Report and Background Papers: Stockholm Conference on Acidification of the Environment. (National Swedish Environment Protection Board). —Solna, 1982.
8. Einenkel W. // Umwelt. — 1983. — N 3. — S. 212—213.
9. Elkins C. L. // J. Air Pollut. Control. Ass. — 1985. — Vol. 35. — P. 202-204.
10. Estlander A. // Luonnon tutkija. — 1982. — Vol. 86,— P. 23—26.
11. Fransen G. // Natuur en Mulieu. — 1981. — Vol. 5. N 7—8. — P. 14—16.
12. Garland I. A. et al. // Atmos. Environm.— 1974.— Vol. 8. — P. 75—79.
13. Garland J. A. // Ibid. — 1978. — Vol. 12.— P. 249— 362.
14. Georgii H. N. // Atmospheric Pollutants Colloguim Proceedings Deposition. — Dordrecht, 1982. — P. 55—56.
15. Goossen M. // Rev. Quest. Sei. — 1980. — Vol. 15,— P. 79—104.
16. Halberstadt M. L.. Shiller J. W. // J. Air Pollut. Control Ass. — 1985. — Vol. 35. N 3. — P. 219—221.
17. Hegerhaid B. // INTTERRA. — 1982. — N 2. - P. 75676.
18. Lelievze C. // Meterorol. et Miniere. — 1981. — Vol. 20. — P. 62—72.
19. Likens G. E.. Bormann F. H. // Science. — 1974.— Vol. 184, —P. 1176—1179.
20. Manson A. J. // J. Air Pollut. Control. Ass.— 1985. — Vol. 35. — P. 205—209.
21. Nord J. Ц Water, Air, Soil Poll. — 1976. — Vol. 6.— P. 199—217.
22. Organisation for Economic Cooperation and Development OECD 1979. The OECD Programme on Long Range Transport of Air Pollutant Measurements and Findings: 2nd Ed. — Paris. 1979.
3 Гигиена и санитария Ni 10
— 65 —
23. Oxides of Nitrogen. — Geneva, 1977.
24. Pacina J. M., Otiar B. // Atmos. Environm. — 1985. — Vol. 19.— P. 2109—2120.
25. Perhac R. M. // J. Air Pollut. Control Ass.— 1985. — Vol. 35. — P. 198—200.
26. Rahn K. A. // Atmos. Environm. — 1985. — Vol. 19,— P. 1987—1994.
27. Rodhe H. A. et al. // Ibid. — 1972. — Vol. 6. — P. 675— 693.
28. Rodhe H. A. // International Symposium on Sulfur in the Atmosphere. — Dubrovnik, 1977.— P. 22—25.
29. Sulfur Oxides and Suspended Particulate Matter. (Environm. Hlth. Criteria 8. WHO). — Geneva, 1979.
30. Sweden's Case Study Air Pollution Across National Boundaries. The Impact on the Environment to Sulphur in Air and Precipitation. — Stockholm. 1971.
31. Vermeulen A. J. // Environm. Sci. Technol. — 1978.— Vol. 12, —P. 1016—1027.
32. U'/alien C. C. A Preliminary Evaluation of the WHO— UNEP Precipitation Chemistry Data (MARC-Report No 22). —London, 1980.
riocTynHJia 19.01.87
УДК 628.38:636.085/.087
Н. Б. Рымарь-Щербина, О. И. Цыганенко, Н. А. Попович, А. Ф. Бабичева
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АКТИВНОГО ИЛА КАК КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Киевский НИИ гигиены питания; Киевский институт усовершенствования врачей
Советскими и зарубежными исследователями за последние два десятилетия накоплен значительный опыт по изучению кормовой ценности избыточного активного ила (ИАИ) биологических очистных сооружений (БОС).
Активный ил, как известно, представляет собой смешанную культуру бактерий, простейших, водорослей, специально внесенную в резервуары БОС для проведения последней стадии очистки сточных вод [16]. Эта биомасса бурно разрастается, ИАИ периодически удаляется. Проблема утилизации ИАИ стоит очень остро, поэтому использование его в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных может оказаться экономически и экологически выгодным путем решения данной проблемы.
Основанием для использования ИАИ БОС в качестве кормовой добавки является высокое содержание в нем белков, витаминов, микроэлементов и других биологически активных веществ. Так, например, товарный ИАИ, получаемый на Николаевском межколхозном гидролиз-но-дрожжевом заводе, отличается высоким содержанием белка (35—52 %), аминокислот и микроэлементов [7]. ИАИ БОС — продукт, сходный с кормовыми дрожжами, выращиваемыми на отходах целлюлозного производства, и микробным белком, получаемым на углеводородах нефти [14]. Так, в биомассе ИАИ очистных сооружений Чортковского мясокомбината содержание сырого протеина достигает 48—50%, жира — 4,3—7,8%, клетчатки — 3,4—6,0%. Кроме того, в 1 г сухой биомассы ИАИ содержится 3 мкг тиамина, 25 мкг рибофлавина; 90 мкг никотиновой кислоты, 0,7 мкг пиридокси-на, 0,2 мкг биотина, 45 мкг цианокобаламина. Вместе с тем ИАИ БОС имеет ряд негативных свойств. Так, ИАИ из хозяйственно-бытовых очистных сооружений [26], а также БОС производства синтетических жирозаменителей [1], пива [33] характеризуется высоким по сравне-
нию с традиционными кормами содержанием тяжелых металлов, наличием значительных концентраций поверхностно-активных веществ, низким содержанием водорастворимой фракции белка, дефицитом лизина и метионина.
Данные литературы о влиянии ИАИ БОС на организм сельскохозяйственных животных противоречивы. Имеются сообщения о благоприятном влиянии включения ИАИ в рацион на массу тела телят [33], прирост массы тела свиней [15, 32]. При этом мнения авторов в отношении процентного содержания ИАИ БОС в корме расходятся: одни отмечают положительное влияние на привесы поросят включения в рацион от 1 до 6 % этого продукта [15, 32], другие рекомендуют добавку только 2 % вещества во второй период откорма [10]. Японские авторы предлагают включать в рацион до 5 % высушенного ила с 8-й по 15-ю неделю жизни, а затем
3 % до 26-недельного возраста. Скармливание цыплятам до 8 % свежеизготовленного сухого ила взамен кормовых дрожжей не отразилось на их росте и химическом составе мяса [3]. По данным других авторов, наиболее предпочтительны в рационах цыплят дозы ИАИ от 2 до
4 % [4] или от 2 до 6% [32].
Имеются данные о положительном результате использования определенных концентраций ИАИ при откорме бройлеров, норок, рыбы [2, 4, 12, 35]. Вместе с тем некоторые авторы вообще не рекомендуют использовать ил в качестве источника протеина в рационе цыплят [10]. В отдельных случаях сведения, представленные авторами, вообще не позволяют прийти к однозначному выводу. Так, введение в рацион кур-несушек ИАИ БОС Волгодонского химзавода в количестве 5% от сухого вещества суточного рациона ухудшало яйценоскость, но улучшало инкубационные качества яиц и выводимость цыплят [12].
