CC BY
4
Проблемные статьи
Е. И. ГОНЧАРУК, Н. П. ТРЕТЬЯК, 1990 УДК 631.879.32:665.7.032.54/.56
Е. И. Гокчарук, Н. П. Третьяк
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДОЗЫ ВНЕСЕНИЯ ОТХОДОВ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ В ПОЧВУ В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ
Киевский медицинский институт
В проблеме охраны окружающей среды видное место занимают мероприятия по утилизации промышленных отходов. Это прежде всего относится к твердым отходам углеобогащения, которые рекомендуется использовать в качестве удобрения и которые составляют одну из наиболее весомых частей отходов коксохимии. Отходы флотации угля (ОФУ) образуются в процессе вторичного извлечения угля флотационным методом из угольной породы. Ежегодно на углеобогатительных фабриках в Украинской ССР накапливается около 7,2 млн. т ОФУ, общее количество их по республике составляет около 30 млн. т. Хранение такой массы отходов приводит к значительным экономическим затратам, особенно если учесть, что в безопасных количествах их можно использовать в качестве удобрения. Кроме того, при неправильном сборе и хранении ОФУ они могут стать источником загрязнения воздушного бассейна, подземных и поверхностных водоисточников [2].
Нами были проведены исследования по разработке гигиенических регламентов применения ОФУ в качестве удобрения. Программа исследований включала изучение химического состава и установление безопасной дозы внесения отходов на 1 га земельных угодий.
Результаты собственных исследований, а также данные литературы указывают на то, что ОФУ имеют сложный состав: в них содержатся минеральные вещества, которые улучшают агрофизические свойства почвы, и около 2 % примесей (мелкодисперсный уголь, смолы, масла, флотореаген-ты), оказывающих неблагоприятное действие [2, 10]. Вредные ингредиенты, содержащиеся в ОФУ, при удобрении почвы могут накапливаться в ней в избыточном количестве и оказывать как прямое, так и опосредованное воздействие на организм человека [3].
При изучении содержания макро- и микроэлементов, бенз(а)пирена (БП), нитрозосоедине-ний, уровня радиоактивности использовали общепринятые методики [1, 5—9].
Результаты химического анализа минеральной части ОФУ показали, что в их состав входят диоксид кремния (34%), диоксид титана
(0,46%), оксиды: алюминия (14%), железа (6,1 %), натрия (0,1 %), калия (0,47 %), марганца (0,5%), магния (1,55%), кальция (4,1 %); фосфорный ангидрид (0,16 %) и др. Минеральные вещества содержатся в ОФУ в количествах, которые свойственны для широко распространенных почв, по существу они являются примесями, сопутствующими углю и имеющими генетическую связь с ископаемыми почвами каменноугольного периода. Так, в исследуемых нами образцах ОФУ обнаружено следующее максимальное количество тяжелых металлов (в мг на 1 кг почвы): молибдена 15, кобальта 16, ванадия 197, бора 134, свинца 14, никеля 33, хрома (Сг3+) 17. При таком содержании указанных металлов, внесенных в почву с ОФУ (в дозе не выше 10 т/га), их количество не будет превышать естественного содержания в природных условиях, а для свинца 1 кларк.
Представляя собой глинистую породу, ОФУ содержат 15 % частиц размером 1—5 мкм и около 20% — меньше 1 мкм. В этих частях ОФУ сосредоточена наиболее активная и подвижная глинистая порода, увеличивающая поглотительную способность почвы. Минеральный состав ОФУ представлен кварцем, глинистыми и слюдистыми веществами, а также карбонатными — кальцитом и доломитом, которые в условиях кислой реакции подзолистых и оподзоленных почв способствуют уравновешиванию почвенного раствора при удобрении таких почв ОФУ.
В ОФУ содержится следующее количество ни-трозосоединений: ди метил нитроза мина (ДМНА) 0,364+0,017 мкг/кг, диэтилнитрозамина (ДЭНА) 0,628±0,037 мкг/кг. Это количество нитрозаминов в отходах на несколько порядков ниже величин канцерогенов, оказывающих канцерогенное действие на организм животных [13, 14]. '
Суммарная радиоактивность ОФУ находится в пределах колебаний для почв в естественных условиях (0,2• 10—8—2,0• 10 8 Ки/кг) [И].
Проведенные исследования образцов ОФУ на содержание полициклических ароматических углеводородов показали, что во всех пробах присутствовал БП — от 215±11,5 до 285±4,02 мкг/кг. Из всех выявленных нами в составе ОФУ потенциально опасных химических веществ БП был веду-
щим компонентом вредности при оценке возможности использования отходов в качестве удобрения. Поэтому данному компоненту ОФУ было уделено особое внимание.
Исследования по установлению предельно допустимой дозы внесения ОФУ в почву проводили в модельных и натурных условиях согласно «Методическим рекомендациям по определению ПДК химических веществ в почве» (М., 1982), отдаленные последствия изучали в соответствии с требованиями «Методических рекомендаций по исследованию канцерогенных свойств химических веществ и биологических продуктов в хронических опытах»
(М., 1981).
Результаты наших исследований показали, что процесс разрушения БП в почве, удобренной ОФУ, протекает медленно и не завершается к концу года наблюдений. По данным лабораторных экспериментов, в течение года деградирует 65 % исходного количества канцерогена, поданным натурных исследований — от 45 до 65 % в зависимости от дозы внесения ОФУ в почву. Высокая персистент-ность БП обусловила необходимость изучения его миграции из удобренной почвы в контактирующие среды, и прежде всего сельскохозяйственные растения.
Безвредность растительных продуктов, выращенных на почвах, удобренных ОФУ, зависит от содержания вредных ингредиентов, и прежде всего БП, в пахотном горизонте почвы. В связи с этим в условиях лесостепи УССР был проведен натурный эксперимент по испытанию различных доз внесения ОФУ на 1 га: 10, 20 и 30 т. На опытных и контрольных участках выращивали растения, которые характеризуются высокой степенью накопления БП (редис, картофель, капуста, свекла [21], а также морковь, томаты, озимая пшеница).
Из данных табл. 1 видно, что содержание БП в почве на опытных участках находилось на уровне ПДК только при внесении 10 т/га. С увеличением дозы внесения ОФУ в почву концентрация БП повышалась пропорционально дозе внесенных удобрений.
Таблица 1
Содержание БП (в мкг/кг) в образцах почвы при разных
дозах нагрузки ОФУ (натурный опыт)
Горизонт отбора образцов, см Статистические величины Контрольный участок Дозы внесения ОФУ на участках, т/га опытных
10 20 30
0 15 м 15,67 22,06 31,67 36,66
о 2,08 5,57 2,08 1,53
±т 1,20 3,21 1,20 0,88
Р <0,05 >0,05 >0,001
15—30 М 17,67 28,68 52,66 62,67
о 2,08 0,58 2,08 1,58
±т 1,20 0,33 1,20 0,88
Р <0,01 >0,01 >0,001
Таблица 2
Содержание БП (в мкг/кг) в овощных культурах при разных
дозах внесения ОФУ
Доза внесения ОФУ, г/кг Ста-ти-сти-че-ские вели-чи ны Картофель Редис Капуста Свекла
Конт- м 0,016 0,052 0,065 0,022
роль- о 0,0006 0,002 0,023 0,008
ные чьт 0,0003 0,001 0,003 0,004
участки
3 М 0,020 0,057 0,092 0,032
(10 т/га) о 0,0006 0,004 0,005 0,009
±т 0,0003 0,002 0,003 0,004
Р >0,05 >0,05 <0,05 >0,05
6 М 0,023 0,082 0,101 0,050
(20 т/га) о 0,002 0,003 0,007 0,002
±т 0,001 0,002 0,004 0,0005
Р >0,05 >0,05 <0,05 <0,05
9 М 0,025 0,085 0,117 0,057
(30 т/га) о 0,002 0,003 0,020 0,005
±т 0,0009 0,002 0,009 0,009
Р >0,05 >0,05 <0,05 <0,05
Данные химического анализа растений показали, что содержание БП в товарных органах сельскохозяйственных культур, выращенных на удобренной ОФУ почве, было на уровне контрольных растений (табл. 2). Только при дозе ОФУ 9 г на 1 кг почвы содержание БП достоверно изменялось в листьях капусты, однако это количество БП — 0,117±0,090 мкг/кг — не превышало допустимые остаточные количества для овощей.
В условиях Сумской области (УССР) был проведен производственный опыт по изучению влияния ОФУ как удобрений на химический состав зерна ячменя и озимой пшеницы. Исследуемые культуры выращивали на больших площадях (учетная площадь 20 га), куда вносили по 10 т ОФУ. Содержание БП в зерне ячменя и пшеницы опытных растений находилось на уровне контроля и соответственно составляло 0,069±0,1 и 0,059=ь ±0,1 мкг на 1 кг сухого вещества (содержание
БП в контрольных образцах 0,067ч=0,1 и 0,055± ±0,1 мкг/кг).
Кроме того, нами были выполнены исследования по определению химического состава растительных продуктов, полученных на опытных участках, удобренных ОФУ, в дозах 10, 20 и 30 т/га. Содержание органического вещества, золы, микроэлементов, белка, крахмала в товарных органах картофеля, редиса, капусты, свеклы, моркови, озимой пшеницы не изменялось по сравнению с контролем и оставалось в пределах существующих норм, зафиксированных в таблицах химического состава пищевых продуктов. Изучение связанных аминокислот, суммарных белков зерна озимой пшеницы, выращенной на опытных участках, показало, что белки зерна имеют постоянный состав, который был стабильным и не из-
менялся под влиянием ОФУ как при дозе 10 т/га, так и при дозе 30 т/га.
Гигиенические исследования органолептических свойств испытуемых растений, выращенных на участках, удобренных ОФУ (10—30 т/га), путем закрытой дегустации по методу расширенного треугольника не обнаружили в опытных образцах
Таблица 4
Динамика изменения ферментативной активности почв под
влиянием различных доз ОФУ
овощей изменении по привкусу и запаху.
Таким образом, безопасной дозой внесения ОФУ по фитоаккумуляционному показателю вредности следует считать 9 г на 1 кг почвы (30 т/га).
Исследования по изучению водно-миграционного показателя вредности проводили на модельных фильтрационных установках и в натурных условиях с использованием лизиметров, установленных на глубине 0,25, 0,50 и 0,75 м. Удобрения над лизиметрами вносили в два срока — осенью и весной.
Результаты исследования показали, что внесение 3 г/кг ОФУ (10 т/га) над поверхностью как модельного почвенного эталона, так и лизиметров не приводило к загрязнению грунтовых вод БП, в течение всего эксперимента количество его в фильтрационных водах было на уровне Г1ДК для питьевой воды (0,005 мкг/дм3). При увеличении дозы внесения ОФУ в лабораторных условиях в фильтратах обнаруживалось содержание БП выше ПДК: при дозе ОФУ 6 г/кг (20 т/га) —0,012 мкг/дм3. В натурных условиях допустимое количество БП в лизиметрических водах при дозе ОФУ 6 г/кг (20 т/га) зафиксировано только при осеннем способе внесения отходов.
Таким образом, безопасной дозой внесения ОФУ в почву по водно-миграционному показателю вредности явилась доза 3 г/кг (10 т/га), установленная в экспериментальных условиях лабораторного опыта.
При исследовании воздушно-миграционного показателя вредности было установлено, что доза внесения ОФУ б г/кг (20 т/га) была безопасной, в воздухе обнаруживалось 0,0008 мкг/м3 БП, в пре делах ПДК для атмосферного воздуха.
При обосновании подпороговой дозы внесения
Таблица 3
Динамика численности основных групп микроорганизмов (в млн на 1 г абсолютно сухой почвы) под воздействием различных доз ОФУ
Время
от Общая
начала численность
Вариант опыта экс- сапрофитных Актиномицеты Грибы
пери- мнкроорга низ-
мента. мов
• I \ ' § . сут
Почва контрольных 5 4,46±0,09 1,2±0,10 0,04±0,10
участков 15 5,04 ±0,12 1,4±0,20 0,05±0,01
105 7,82±0,40 2,2±0,Ю 0,05±0,02
Почва+3 г/кг ОФУ 5 4,22±0,20 1,4±0,10 0,04±0,01
15 6,00±0,20 1,7±0,20 0,05±0,01
105 7,78±0,20 1,8±0,40 0,05±0,02
Почва+ 6 г/кг ОФУ 5 3,93±0,09 1,4±0,10 0,04±0,01
15 6,14±0,10 1,6±0,20 0,04±0,01
105 8,34±0,22 1,8±0,02 0,05±0,02
Время Каталазная Протеолнтическая
Вариант опыта от начала активность, мг О2 активность, мг
опыта, на 1 г почвы глицина на 1 г
сут за 1 мин почвы за 1 ч
Почва контрольных 1 1,2 ±0,1 4,0 ±0,2
участков 5 2,0±0,2 4,2±0,1
10 2,2±0,1 5,2±0,2
' 15 2,4±0,2 5,5±0,4
30 2,2=ь0,2 6,0±0,2
Почва+3 г/кг ОФУ 1 1,4±0,2 4,4±0,4
5 2,4±0,3 4,0±0,2
10 2,6±0,4 4,5±0,4
15 2,8±0,4 4,8±0,3
30 3,0±0,4 6,4±0,2
Почва+6 г/кг ОФУ 1 1,4-4-0,1 5,0±0,2
5 2,8±0,1 5,2±0,2
10 3,0±0,2 6,4±0,2
15 3,2±0,2 6,8±0,2
30 3,5±0,2 7,2+0,4
ОФУ в почву по общесанитарному показателю вредности почвы были использованы такие тесты, как динамика общей численности сапрофитной микрофлоры, актиномицетов, грибов, нитрифика-торов. Кроме того, изучены нитрофицирующая способность почвы, а также ее каталазная и про-теолитическая активность.
Экспериментальными исследованиями установлено, что внесение в почву ОФУ оказывает стимулирующее действие на почвенную микрофлору. Наблюдаемое увеличение количества основных физиологических групп микроорганизмов почвы, удобренной ОФУ, свидетельствует об улучшении трофического режима в почве опытных участков (табл. 3).
Внесение в почву ОФУ оказывало также положительное влияние на активность почвенных микроорганизмов (табл. 4). С увеличением дозы ОФУ, внесенной в почву, биологическая активность ее повышалась. Так, если на контрольном участке каталазная активность почвы на 30-е. сутки эксперимента составляла (в мг О2 на 1 г почвы за 1 мин) 2,24:0,2, то при дозе ОФУ 3 г/кг — 3,0=Ь0,4, 6 г/кг — 3,5+0,2.
Таким образом, подпороговой величиной ОФУ в почве по общесанитарному показателю вредности явилась доза 3 г/кг, или 10 т/га.
При обосновании безопасной дозы внесения ОФУ в почву в качестве удобрения по токсикологическому показателю вредности учитывали многокомпонентный состав ОФУ и канцерогенные свойства ведущего компонента вредности ОФУ —
БП.
Данные токсикологического эксперимента и результаты изучения отдаленных последствий свидетельствуют, что опытные сельскохозяйственные растения, выращенные при дозе внесения ОФУ в почву 10 т/га (3 г/кг), вредного влияния на организм животных не оказывают. В хроническом
эксперименте состояние животных, вскармливаемых зерном и овощами с опытных участков, было удовлетворительное, изменение массы тела соответствовало возрасту животных, достоверных различий в составе периферической крови, активности ряда ферментов, состоянии центральной нервной системы, а также морфологических изменений органов у подопытных животных не отмечалось.
Опытные растительные продукты (зерно и овощи), выращенные при внесении 10 т ОФУ на 1 га, не оказывали канцерогенного действия на организм животных при ежедневном скармливании в течение всей жизни. В органах и тканях подопытных животных всех групп гемодинамиче-ских, дистрофических и воспалительных изменений не обнаружено. Предопухолевые и опухолевые процессы встречались одинаково часто как у подопытных животных, так и у животных контрольных групп, причем все опухоли носили доброкачественный характер.
Таким образом, данные по количественной оценке процесса миграции сложной смеси ОФУ из удобренной ими почвы в контактирующие среды дало возможность обосновать подпороговую дозу внесения на основании показателей вредности. Лимитирующим показателем ОФУ явился водно-миграционный, поэтому экспериментально обоснованной величиной предельно допустимой дозы внесения ОФУ в почве было 3 г на 1 кг почвы, или 10 т/га. При внесении ОФУ в дозе 10 т/га в качестве удобрений ни один из неблагоприятных компонентов химических веществ отходов, в том числе ведущий компонент — БП, не поступают в среды (атмосферный воздух, грунтовые воды, сельскохозяйственные растения), контактирующие с почвой, в количествах, превышающих их ПДК.
Исследования, проведенные параллельно с нами Харьковским институтом агрохимии и почвоведения, показали, что ОФУ являются ценным и
безопасным для экологической обстановки удобрением [4].
Литература
1. Алексеев Е. И., Породин К. И. Руководство по вычислению и обработке результатов количественного анализа.— М., 1972.
2. Баришоголец В. Т. Использование вторичных ресурсов угольной и металлургической промышленности в народном хозяйстве Украинской ССР.— Киев, 1982.— С. 158.
3. Гончарук Е. И. Санитарная охрана почвы от загрязнения химическими веществами.— Киев, 1977.— С. 158.
4. Гринненко Т. А., Савицкий И. В., Третьяк Н. П. и др. // Методические рекомендации по использованию отходов углеобогащения («хвостов» флотации угля) с целью повышения плодородия почв легкого механического состава УССР.—Харьков, 1980.—С. 20. .
5. Дикун П. /7. // Вопр. онкол.— 1961.— № 7.
6. Инструкция указаний по санитарному контролю за содержанием радиоактивных изотопов во внешней среде.— М., 1974.
7. Канн Ю. М. Обнаружение и количественное определение летучих с водяным паром N-нитрозаминов в пищевых продуктах.— Таллинн, 1981.— С. 17.
8. Короткое П. А., Сержантов Н. И. // Гиг. и сан.— 1963.— № 5.— С. 48—51.
9. Русаков А. К. Спектральный анализ руд и минералов.— 1948.— С. 242—245.
10. Шабад Л. М., Ильницкий А. П. Канцерогенные вещества в окружающей человека среде.— Будапешт, 1979.
11. Эйзенбад М. И. Радиоактивность внешней среды.— М., 1967.
12. Янышева И. А., Киреева И. С. 11 Гигиена населенных мест.— 1977.— Вып. 16.— С. 28—32.
13. Druckrey И., Schilback A., Schmahl D et al. // Arzneimit-tel — Forsch.— 1963.— Bd 13.— S. 841—851.
14. Terracini В., Magee P. N., Barnes L. // Brit. J. Cancer.— 1967.—Vol. 21.— P. 559—565.
Поступила 01.08.89
Summary. Hygienic regulations for the use of coal floatation wastes (CFW) as fertilizers were substantiated by studying the laws of migration of harmful ingredients of CFW from
the fertilized soil to the contacting media. The safe doze of CFW to be used as a fertilizer was determined to be 3 g per 1 kg of soil (10 t/ha).
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990 УДК 614.78:644.62
• * ф% ^ < рА |
Г. Н. Красовский, Т. С. Дерганева, Б. М. Кудрявцева
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ДОКУМЕНТА «САНИТАРНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА ПО УСТРОЙСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ»
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва; Минздрав СССР, Москва
Вопросы, связанные с обеспечением населения доброкачественной водой систем централизованного горячего водоснабжения, в настоящее время становятся все более актуальными. В связи с этим были пересмотрены «Санитарные правила проектирования и эксплуатации систем централизованного горячего водоснабжения» № 2270—80 и взамен ранее действующих правил подготовлен новый документ, утвержденный Минздравом
СССР в ноябре 1988 г.,— «Санитарные нормы и правила по устройству, эксплуатации систем централизованного горячего водоснабжения»
№ 4723—88 (СанПиН № 4723—88). В ходе разработки документа созданы две инициативные группы, которые наряду с материалами, представленными различными учреждениями страны, рассматривали и учитывали предложения и материалы, полученные от санитарных служб Ар-
