CC BY
7
20. Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве. М., 1982. уф 21. Применение термически высушенных осадков городских сточных вод в качестве органо-мннерального удобрения (рекомендации). М., 1982.
22. Романенко Н. А., Хижняк Н. И. Гигиеническая оценка земледельческих полей орошения. Киев, 1975.
23. Санитарные правила устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения. М., 1976.
24. Святославова В. В. — В кн.: Гигиенические вопросы современных животноводческих комплексов. Саратов, 1976, с. 75—77.
Поступила 03.03.84
Summary. Hygienic aspects of the safe use of waste waters, municipal treatment plant residuals and effluents from stockbrceding complexes in agriculture are dealt with.
УДК 614.777:628.191: [618.285.7+631.8] :628.33( [47+ 57)-22)
И. Е. Ильин
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ БАРЬЕРНОЙ ФУНКЦИИ ЛОКАЛЬНЫХ ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИИ В ОТНОШЕНИИ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ «АГРОХИМИКАТЫ + ПАВ»
Саратовский медицинский институт
Целью настоящей работы является гигиеническое изучение эффективности барьерной функции сельскиих водопроводных очистных сооружений в отношении комбинаций основных химических загрязнителей водоемов.
В современных условиях загрязнение водных ресурсов носит многокомпонентный характер — в водоемах одновременно присутствуют пестициды, минеральные удобрения, нефтепродукты, красители, поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Необходимо отметить, что в присутствии ПАВ химические загрязнители, находящиеся в воде, переходят из объема воды на ее поверхность, образуя пленку микроскопической толщины, характеризующуюся чрезвычайно высоким (до 103 ПДК) содержанием загрязнений практически всех видов.
В то же время физико-химические свойства ПАВ, их способность к эмульгированию и солю-билизации, в значительной степени способствуют проникновению загрязнителей сквозь барьеры водоочистных сооружений и попаданию в лить-л евую воду, представляя тем самым потенциальную угрозу для здоровья населения.
В этих условиях наши экспериментальные исследования проводились с учетом качественно новой формы существования химических веществ в воде — перераспределения (редистрибуции) загрязнителей в воде под влиянием ПАВ.
Изучено влияние присутствующих в воде ПАВ на эффективность барьерной функции сельских водопроводных сооружений в отношении так называемых агрохимикатов — пестицидов различных классов и минеральных удобрений. Исследована эффективность общепринятых в условиях сельских населенных мест технологических приемов обработки воды: отстаивания (седиментации), без реагентной медленной фильтрации через песок и хлорирования.
Для экспериментальных исследований были отобраны представители нескольких классов ядо-м химикатов: хлорорганические (ГХЦГ, у"изомеР
ГХЦГ, гептахлор, ДДБ), фосфорорганические (карбофос, метафос, трихлорметафос, хлорофос), ртутьорганические (гранозан), дитиокарбаматы (поликарбацин, цинеб, карбатион) и медьсодержащие (купрозан).
Эффективность барьерной функции сельских локальных водоочистных сооружений изучали также в отношении минеральных удобрений: азотсодержащих (аммиачная селитра, сульфат аммония, карбамид, кальциевая селитра, натриевая селитра, аммиак, хлорид аммония) и фосфорсодержащих (суперфосфат, преципитат, фосфоритная мука).
Моделирование загрязнения воды ПАВ для изучения эффективности барьерной функции в условиях перераспределения осуществлялось представителями так называемых жестких детергентов, принадлежащих к двум различным группам: не образующим в воде типичных ионов (не-ионогенных) ОП-7 и ОП-Ю и гидролизуюшихся с образованием специфических анионов (анионо-активных)—азолята А и сульфонола НП-1. Нс-ионогенные препараты очень близки по химическому строению и, отличаясь друг от друга лишь на три оксиэтиленовые группы, принадлежат к одному гомологическому ряду. Близость химической структуры анионоактивных ПАВ также позволяет отнести их к категории гомологов.
Таким образом, эффективность барьерной функции сельских водопроводных станций изучена с учетом влияния особенностей гомологии и структуры ПАВ. Каждое вещество являлось объектом отдельного специального изучения. Все исследуемые препараты вносили в воду в количестве, равном I ПДК, что соответствует их реальному содержанию в водоемах. Концентрации изучаемых веществ определяли в процессе прохождения технологического цикла в объеме воды (слой микроконвекции) и поверхностной пленке с использованием общепринятых аналитических методов.
Установлено, что обработка воды по двухступенчатой технологической схеме, используемой в
юо во во V 60 50 40 ВО
го ю
юо
90
во
х>
ео во
40
ао то ю
Эффективность барьерной функции сельских локальных водоочистных
сооружений. По оси абсцисс — остаточное количество (в °к): светлые столбики — в отношении агрохимикатов. темные столбики — в отношении комбинации агрохнмикатов химических загрязнителей типа сагрохнмикаты + + Г1АВ>; с косой штриховкой — в отношении агрохимнкатов, присутствующих в поверхностной пленке; / — ДДБ. 2 — цннеб. Л — карбатион, 4 — суперфосфат, 5 — аммиачная селитра, в—карбамид: а — отстаивание, 6 — фильтрация через песок (0,1—0.3 м/ч). » — хлорирование (остаточного свободного хлора 0.3—0,5 мг/л).
практике сельских водопроводных станций, малоэффективна и не обеспечивает надежной очистки воды от комбинаций химических веществ типа «агрохимикаты + ПАВ»: эффективность обезвреживания в этих условиях не выше 40— 60%. Эффективность очистки на отдельных этапах водоподготовки неравноценна и определяется индивидуальными особенностями изучаемых веществ. Эффективность отстаивания как самостоятельного этапа технологического цикла обработки воды изучали в вертикальных отстойниках с экспозицией 6 ч.
Установлено, что эффективность осаждения химических загрязнителей в процессе водоподготовки определяется двумя факторами: стабильностью в водной среде и способностью к растворению в воде.
Анализ эффективности процессов осаждения в отношении ядохимикатов различных классов показал, что большинство рассматриваемых соединений являются высокостабильными препаратами и какой-либо деструкции в процессе 6-часово-го отстаивания не подвергаются. Исключение составляет фосфорорганический пестицид хлорофос, который, будучи нестабильным соединением, в этих условиях разрушается на 75—80 %, превращаясь в токсичный продукт ДДВФ.
Важным фактором, определяющим интенсивность процессов отстаивания в отношении пестицидов, является их способность к растворению в воде: наиболее эффективно осаждаются практически нерастворимые пестициды, присутствующие в воде в форме тонкодисперсных твердых частиц. Например, практически не растворимый в воде ДДБ в процессе 6-часового отстаивания осаждается на 15 7о. слаборастворимый дитио-
карбамат цинеб —на 12 %. Хорошо растворимые в воде карбатион и трихлорметафос, наоборот, осаждаются в этих условиях лишь на 3—4 % (см. рисунок).
Эффективность процессов седиментации изучали также в условиях комплексного загрязнения воды комбинациями типа «ядохимикаты+ПАВ», и «ядохимикаты + минеральные удобрения-[-+ ПАВ».
Установлено, что поверхностная активность детергентов в значительной степени снижает эффективность отстаивания в отношении пестицидов: ДДБ в этих условиях осаждается лишь на 3—4 %, дитиокарбамат цинеб — на 5 В то же время растворимые в воде пестициды карбатион и трихлорметафос осаждаются практически без изменений (см. рисунок).
Доказано, что в присутствии ПАВ процесс де-градации нестабильных пестицидов типа хлорофоса усиливается: в течение 6-часовой седиментации присутствующий в воде хлорофос разрушается практически полностью. Необходимо отметить, что продукты трансформации хлорофоса отличаются выраженной токсичностью и сообщают воде неблагоприятные органолептические свойства (запах интенсивностью более 4 баллов).
Установлено, что в процессе длительного отстаивания воды, содержащей ПАВ, минеральные удобрения и ядохимикаты, на поверхности формируется так называемый флотокомплекс «агрохимикаты+ПАВ», характеризующийся чрезвычайно высоким содержанием этих загрязнителей. Например, пестицид ГХЦГ содержится в таком комплексе в концентрации 48,8 мг/л (2,44-10® ПДК), а суперфосфат — в количестве 285,5 мг/л (0,571-103 ПДК).
Длительное существование в адсорбционном .слое, имеющем высокоразветвленную микроскопическую глиссирующую поверхность на границе раздела фаз, создает условия для взаимодействия и трансформации агрохимикатов с образованием продуктов, характеризующихся выраженной токсичностью и неблагоприятными органо-лептическими свойствами.
Перераспределение (редистрибуция) агрохимикатов и изменение условий их взаимодействия в условиях длительного отстаивания оказывают выраженное влияние на органолептические свойства обработанной воды — придают ей ольфак-тивное и сапорофорное действие, т. е. неприятный запах и привкус.
Например, внесение в воду, содержащую фос-форорганический пестицид метафос в количестве 1 ПДК, детергента сульфанола НП-1 и дальнейшее отстаивание создают условия для перераспределения метафоса в растворе и его солю-^рилизации в газожидкостной фазе, в результате ^чего запах воды после седиментации усиливается до 3—4 баллов.
Изучение гигиенической эффективности отстаивания в отношении азотсодержащих и фосфорсодержащих удобрений показало, что интенсивность седиментации определяется, помимо стабильности в водной среде и способности к растворению, особенностями химической структуры изучаемых веществ.
Установлено, что изучаемые препараты являются высокостабильными соединениями с длительным периодом естественного гидролитического распада и в процессе отстаивания самостоятельной деструкции не подвергаются.
В то же время происходит 10—20 % осаждение слаборастворимых фосфорсодержащих удобрений (суперфосфата, преципитата, фосфорной муки): суперфосфат осаждается на 15—18%, преципитат на 20%, фосфоритная мука на 10— 12% (см. рисунок). Эффективность осаждения уравнительно хорошо растворимых в воде азотистых удобрений примерно равноценна — 7—8%. В присутствии ПАВ эффективность отстаивания снижается и составляет для азотистых удобрений 5—6 %, для фосфорсодержащих — 2—3 %. Присутствие ПАВ сообщает азотистым удобрениям выраженную сапорофорную способность: аммиачная селитра придает воде привкус до 3 баллов, кальциевая—3—4 балла, карбамид — до 5 баллов. Фосфорные удобрения характеризуются менее выраженным сапорофорным действием: суперфосфат в присутствии ПАВ придает воде привкус 1—2 балла.
В ходе исследований изучена адсорбционная способность песчаных фильтров (так называемая медленная безреагентная фильтрация со скоростью 0,1—0,3 м/ч) в отношении комбинаций химических веществ типа «агрохимикаты+ПАВ».
Установлено, что синтетические детергенты, присутствующие в воде, обладают «буксирными»
свойствами в отношении большинства ядохими катов, способствуя их проникновению сквозь фильтрующий слой. Например, эффективность задержки фильтрами пестицида ДДБ снизилась в присутствии ПАВ с 45 до 10%, гранозана — с 25 до 5—8%, карбатиона — с 6 до 1 % (см. рисунок). Фильтрующая способность определяется также особенностями гомологии и структуры присутствующих в воде детергентов: при сравнительной оценке эффективности «буксирных» свойств гомологов анионоактивных ПАВ установлено, что с увеличением длины алкильной цепи эта способность увеличивается. Например, азо-лят А с двумя дополнительными атомами углерода способствует проникновению пестицида гранозана сквозь песчаные фильтры в количестве 85 %, в то время как сульфонол НП-1 —проникновению только 73 % присутствующего в воде гранозана.
Изучение особенностей влияния гомологов не-ионогенных ПАВ на процесс обезвреживания ядохимикатов фильтрацией показало, что наличие дополнительных оксиэтиленовых групп стимулирует буксирную функцию: препарат ОП-7, имеющий 7 оксиэтиленовых групп, способствует проникновению сквозь фильтры 85 % ДДБ, а ОП-Ю, имеющий 10 оксиэтиленовых групп, создает для проникновения 95 %.
Содержание пестицидов в поверхностной пленке снижается в процессе фильтрации на 40— 45%, причем эффективность адсорбции определяется способностью веществ к растворению в воде; наиболее эффективно фиксируются песчаными фильтрами слаборастворимые ядохимикаты типа ДДБ, ГХЦГ и гранозана. Наоборот, сравнительно хорошо растворимые карбофос, метафос и карбатион обезвреживаются лишь на 10—16 % (см. рисунок). Например, содержание карбофоса в поверхностной пленке снизилось в процессе фильтрации с 14,1 мг/л (0,282-103 ПДК) до 12,4 мг/л (0,248-10? ПДК). Эффективность фильтрации в отношении азотистых удобрений, присутствующих в поверхностной пленке, определяется формой существования азота в адсорбционном слое.
Установлено, что наиболее эффективно азот фиксируется песчаными фильтрами в составе нитрат-ионов (N0"): эффективность обезвреживания кальциевой, натриевой и аммиачной селитры максимальна и составляет 50—55 % (см. рисунок). Например, содержание кальциевой селитры в поверхностной пленке снизилось с 0,866-103 до 0,415-103 ПДК, или на 52%.
В то же время сульфат и хлорид аммония, содержащие азот в составе группы ЫН+, обезвреживаются лишь на 42—45 %. В составе аминогруппы N42 (карбамид) азот фиксируется песчаными фильтрами в количестве 35 %.
Адсорбционная способность фильтров в отношении минеральных удобрений определяется так-
же особенностями гомологии и структуры детергентов, присутствующих в воде: максимальными «буксирными» свойствами обладают анионоак-тивные ПАВ (сульфонол НП-1 и азолят А), причем с увеличением длины алкильной цепи эта способность увеличивается. В ходе исследований изучена эффективность хлорирования как заключительного этапа технологического цикла во-доподготовки. Анализ содержания ядохимикатов в поверхностной пленке показал, что в процессе хлорирования происходит значительная (до 80%) деструкция пестицидов. Например, содержание дитиокарбамата цинеба снизилось в процессе хлорирования с 39,6 до 7,92 мг/л, т. е. уровень деструкции составил 80 %. Важным фактором, определяющим уровень деструкции пестицидов, оказалось наличие бензольного кольца в их структуре: уровень деструкции включающих ароматическое кольцо гептахлора, ДДБ, ДДБ и ГХЦГ, минимален и составляет 30—40 %.
Деструктивная способность хлора изучена в отношении минеральных удобрений, присутствующих в воде. Доказано, что уровень деструкции азотистых и фосфорных удобрений примерно одинаков и составляет 25—30 %. В присутствии ПАВ степень деградации возрастает до 45— 47% (см. рисунок).
Изучение эффективности хлорирования в отношении азотистых удобрений, присутствующих в поверхностной пленке, показало, что степень окисления в этих условиях определяется формой существования азота, а также гомологическими особенностями ПАВ.
Деструктивная способность хлора максимальна в отношении азотистых соединений, включающих азот в форме нитрат-ионов: степень деградации кальциевой, натриевой и аммиачной селитры составила 41—43 %. Сульфат и хлорид аммония, содержащие азот в составе группы ЫН + разрушаются лишь на 20—25%. а карбамид, включающий аминогруппу — на 15%.
Установлено, что уровень азотистых удобрений в поверхностной пленке определяется особенно-
стями гомологии и структуры ПАВ: максимальной деструкции способствуют анионактнвные деч тергенты с длинной алкильной цепью. В адсорб»^ ционном слое, сформированном азолятом А, карбамид деструктируется на 50%, а в слое, сформированном сульфанолом НП-1, — только на 15%.
Выводы. I. Барьерная функция сельских водопроводных очистных сооружений ограничена в отношении комбинаций химических веществ типа «агрохимикаты+ПАВ» и не обеспечивает надежной очистки.
2. В условиях комплексного загрязнения гидросферы изучение барьерной функции водоочистных сооружений в отношении химических загрязнителей водоемов должно проводиться с учетом качественно новой формы существования химических веществ в воде — перераспределение (редистрибуции) загрязнителей в воде под влиянием ПАВ.
3. В общей технологической схеме очистки воф ды от химических загрязнителей в условиях сельских населенных мест наиболее уязвимым звеном является фильтрация: в присутствии ПАВ фильтрующая способность снижается на 40— 50 %.
4. Эффективность «буксирной» функции ПАВ в отношении агрохимикатов определяется особенностями химической структуры изучаемых веществ, а также гомологическими особенностями детергентов.
Поступила 19.03.84
Summary. The effects of detergents present in water on the barrier function efficiency of rural water treatment facilities with regard to the so-called "agrochemicals"-pesticid-es of different classes and mineral fertilizers were studied. The efficiency of technological methods commonly employed in rural conditions (sedimentation, agent-free, slow sand filtering and chlorination) was analyzed. Filtering was found to be the most vulnerable link in the technological cycle: in the presence of detergents filtering capacity is reduced by 40—50 %. The barrier function efficiency irr rural water supply stations is also dependent on the chem» cal structure of agrochemicals and on the homologous characteristics of detergents.
ЖДК 613.644-07
В. В. Мухин, Г. С. Зверева, А. В. Колганов
ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДОЗА — БИОЭФФЕКТ ДЛИТЕЛЬНО ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА
НИИ гигиены труда и профзаболеваний, Донецк
Используемый в настоящей работе методический прием дозной оценки фактора широко применяется в практике гигиенических исследований, особенно часто — при изучении заведомо сверхпороговых или повреждающих уровней раздражителя, т. е. в том случае, когда его энергетическое воздействие на биологический объект оче-
видно [1, 3, 7]. При исследовании действия шума на организм адекватность дозного подхода доказана в основном только для слухового анализатора [1, 10, 14].
Цель работы заключалась в проверке адекватности стажевой дозы шума как интегрального показателя неблагоприятного влияния на специ-ц
