CC BY
83
бованиям СанПиНа. Рассчитанные коэффициенты перехода в системе «корма-молоко» указывают, что наибольшая миграция была характерна для ртути и мышьяка, менее выраженной она была по свинцу и кадмию.
Литература
1. Барышников И.И., Барышников В.И. Тяжелые металлы в окружающей среде - проблема экологической токсикологии // Экологическая химия. - 1997. - № 2. - С. 102-106.
2. Топурия Г.М., Вожжова К.А. Иммунологические показатели организма коров в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем // Вестн. ветеринарии. - 2006. - № 1. - С. 64-67.
3. Фокина В.Д., Покровская С.Ф. Влияние загрязнения окружающей среды на сельскохозяйственных и диких животных. - М.: ВНИИТЭИСХ, 1981. - 46 с.
4. Ильязов Р.Г., Шакиров Ф.Х., Пристер Б.С. Адаптация агроэкосферы к условиям техногенеза / под ред. Р.Г. Ильязова. - Казань: Фэн, 2006. - 664 с.
УДК 502:504.4:628.166 М.В. Ларионов, Н.В. Ларионов
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ В УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО И СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
В статье отражены результаты экспериментальных исследований инновационных методик очистки питьевой воды в городах Поволжья. Глауконит и кремень являются эффективными природными сорбентами поллютантов. Они рекомендуются к использованию в процессе водоочистки в городах Нижнего и Среднего Поволжья.
Ключевые слова: питьевая вода, тяжелые металлы, фенолы, глауконит, кремень, очистка питьевой воды.
M.V. Larionov, N.V. Larionov
RESEARCH OF THE POSSIBILITY TO APPLY THE INNOVATIVE TECHNIQUES FOR WATER PURIFICATION IN THE CONDITIONS OF LOWER AND MIDDLE POVOLZHYE
The experimental research results of the innovative techniques for drinking water purification in the cities of Povolzhye are described in the article. Glauconite and flint are the effective natural sorbents of pollutants. They are recommended to be used in the process of water purification in the cities of Lower and Middle Privolzhye.
Key words: drinking water, heavy metals, phenols, glauconite, flint, drinking water purification.
В последние десятилетия на территории Поволжья проявилась острая экологическая проблема резкого ухудшения качества питьевой воды, определяемая загрязнением природной воды, неудовлетворительной очисткой ее на водопроводных станциях, вторичным загрязнением в разводящих сетях. В сложившейся на сегодняшний день ситуации наиболее перспективным подходом к обеспечению населения питьевой водой является применение средств и методов дополнительной очистки воды [2, 4].
Актуальность этого вопроса определяется поиском способов удешевления очистки питьевой, технической и сточных вод. В этой связи весьма перспективным представляется применение природных сорбентов. В литературе появляются сообщения об эффективности применения природных сорбентов для удаления из воды антропогенных поллютантов [3].
Одними из наиболее распространенных и крупномасштабных загрязнителей природных водных объектов и воды питьевых водоисточников во многих городах Поволжья являются тяжелые металлы и соединения фенольной природы [2, 4].
Цель исследований. Экспериментальная оценка эффективности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований являлись природные минеральные сорбенты (ПМС), перспективные для применения в процессах очистки питьевой воды: кремень (из опок) и глауконит (из глауконитосодержащих пород) [2-3]. Их разведенные запасы содержатся в литосфере Нижнего и Среднего Поволжья (Астраханская, Воронежская, Волгоградская, Саратовская и Пензенская области) в достаточно больших объемах [4].
Результаты исследований и их обсуждение. Предварительно были изучены различные способы активации ПМС: измельчение, обработка кислотой и нагревание (при температуре 200 °С). Наибольшая активность (35-56 %) выявились у ПМС после кислотной обработки смесью (1:1) 10 %-й щавелевой кислоты и пероксида водорода. Поэтому в работе для ее активации использовалась кислотная обработка.
В качестве модели тяжелых металлов были выбраны ионы двухвалентной меди. Ионы меди применили в эксперименте в качестве одного из стандартных модельных загрязнителей согласно рекомендациям Международного стандарта [5]. ПДК меди в питьевой воде 1 мг/л, что значительно выше, чем ПДК ртути, свинца, кадмия [6]. Это дает основание считать, что эффективная сорбция меди будет соответствовать эффективной сорбции и других тяжелых металлов.
В модельных растворах были созданы концентрации ионов двухвалентной меди 0,5; 5,0; 10,0 мг/л, внося необходимые количества 1 М раствора сернокислой меди. Содержание меди в воде определяли в трех вариантах выбранных концентраций и в десяти повторностях каждая колориметрическим методом с диэтилдитиокарбаматом натрия [1].
Наиболее типичным результатом вторичного загрязнения питьевой воды в распределительных сетях является значительное превышение ПДК ионов железа. Для многих городов Нижнего и Среднего Поволжья обычным является превышение ПДК железа от 2 до 50 и более раз. Для подземных источников питьевого водоснабжения этих регионов также характерны высокие концентрации железа, относящиеся к межморен-ным водоносным горизонтам. Содержание закисного железа в таких водах изменяется от 23 до 66 мг/л.
В связи с этим была изучена эффективность применения ПМС для очистки воды от ионов железа из городского водопровода и из отдельных скважин, являющихся источниками питьевого водоснабжения в районе исследований: г. Балашов, с. Сапожок (Ртищевский район), с. Ольшанка (Аркадакский район) - Саратовская область; г. Пенза, с. Новонадеждино (Сердобский район), с. Нечаевка (Мокшанский район) - Пензенская область. В качестве контроля использовали достаточно распространенный фильтр с активированным углем. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1
Содержание ионов железа (M±mм) в воде до и после пропускания через фильтры (п = 60) в районе исследований (2007-2010 гг.)
Средневзвешенное содержание ионов железа в воде, мг/л
Тип фильтра
Точка отбора Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 38,4±1,3 0,30±0,006 0,27±0,005 0,30±0,01
2 3,3±0,1 0,19±0,004* 0,16±0,009* 0,29±0,007
3 0,6±0,02 0,12±0,003 0,11±0,002 0,15±0,005
4 14,3±0,5 0,25±0,004 0,26±0,003 0,30±0,009
5 0,5±0,01 0,12±0,002 0,10±0,002 0,13±0,004
6 1,8±0,07 0,13±0,002* 0,15±0,006* 0,27±0,01
* Различия с контролем достоверны (P < 0,05).
Примечание. Проба 1 - водопроводная вода в г. Балашове; проба 2 - вода из скважины на территории с. Сапожок; проба 3 - вода из скважины на территории с. Ольшанка; проба 4 - водопроводная вода в г. Пензе; проба 5 - вода из скважины на территории с. Новонадеждино; проба 6 - вода из скважины на территории с. Нечаевка.
Все изученные пробы воды имели повышенное содержание железа (ПДК для питьевой воды не более
0,3 мг/л [6]). Водопроводная вода из разводящей сети г. Балашова имела концентрацию ионов железа 38,4±1,3 мг/л (превышает ПДК в 128 раз). Пробы воды из скважин, снабжающих питьевой водой с. Хоперское и с. Тростянку, содержали железо в 2 и 11 раз соответственно выше нормы. В Пензенской области кон-
центрации ионов железа из исследованных питьевых водоисточников следующие: в г. Пензе - 14,3±0,5 (47,7 ПДК), в с. Новонадеждино - 0,5±0,01 (1,7 ПДК) и в с. Нечаевка - 1,8±0,07 (6,0 ПДК).
После пропускания через фильтры с ПМС концентрации ионов железа во всех пробах воды снизилась до допустимых величин. При этом эффективность очистки воды от железа с применением ПМС не только не уступала активированному углю, а даже превосходила по эффективности последний при всех изученных концентрациях. Таким образом, использование фильтров с ПМС позволяет очистить воду от избыточного содержания ионов железа в изученном интервале концентраций от 0,5 до 38,4 мг/л.
Изучена эффективность применения фильтров с ПМС для очистки воды от ионов других тяжелых металлов на примере ионов двухвалентной меди.
В табл. 2 отражены результаты изучения эффективности применения фильтров с ПМС для очистки модельной воды от ионов двухвалентной меди.
Таблица 2
Содержание ионов меди (M±mм) в модельной водопроводной воде (п = 30) до и после пропускания
через фильтры (2009-2010 гг.)
Средневзвешенное содержание ионов меди в воде, мг/л
Тип фильтра
Вари- ант Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 0,5±0,023 0* 0,03±0,001* 0,24±0,09
2 5,0±0,21 0,10±0,038* 0,15±0,043* 0,33±0,01
3 10,0±0,45 0,12±0,041* 0,09±0,003* 0,75±0,03
* Различия с контролем достоверны ^ < 0,05).
Примечание. Жесткость водопроводной воды (норма) - 0,8-0,9 мг-экв/л; цветность - 10°.
Как следует из данных табл. 2, при обработке на фильтрах с ПМС водопроводной воды, содержащей от 0,5 до 10,0 мг/л ионов меди, происходит значительное снижение ее концентрации. Так, при исходном содержании меди 10,0 мг/л конечная концентрация снизилась для кремния в 83,3 раза, для глауконита - в 111,1 раза. При этом применение активированного угля привело к снижению концентрации меди в данном случае в 13,3 раза.
Следует отметить, что при всех использованных концентрациях меди наблюдается статистически достоверное различие в эффективности действия ПМС. Во всех трех вариантах более эффективными сорбентами оказались кремень и глауконит.
В табл. 3 представлены результаты изучения эффективности применения фильтров с ПМС для удаления ионов двухвалентной меди из воды, характеризующейся повышенной жесткостью (7,2 мгэкв/л).
Таблица 3
Содержание ионов меди (M±mм) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг экв/л (п = 30) до и после пропускания через фильтры (2009-2010 гг.)
Средневзвешенное содержание ионов меди в воде, мг/л
Тип фильтра
Вариант Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 0,5±0,025 0,03±0,007* 0,06±0,002* 0,24±0,008
2 5,0±0,19 0,12±0,005* 0,14±0,006* 0,30±0,013
3 10,0±0,48 0,16±0,006* 0,11±0,004* 1,24±0,46
* Различия с контролем достоверны ^ < 0,05).
Как следует из приведенных данных в табл. 3, ПМС являются эффективными агентами и для удаления ионов меди из воды повышенной жесткости, поскольку во всем использованном диапазоне концентраций меди (вплоть до 10 ПДК) удалось достичь снижения ее содержания до нормативов СанПиН 2.1.4.1074-01 [6]. Следует отметить, что при концентрации 0,5±0,025 мг/л меди эффективность всех опытных вариантов была досто-
верно выше, чем активированного угля. С повышением концентрации достоверные различия в эффективности с активированным углем для кремния и глауконита сохранились. При самой высокой из испытанных концентраций меди (10,0±0,48 мг/л) обработка активированным углем привела к снижению концентрации меди только до 1,24±0,46 мг/л, что превышает ПДК. Этот результат для активированного угля в 1,7 раза выше, чем полученный на этом же сорбенте в водопроводной воде с жесткостью 0,8-0,9 мгэкв/л.
Превышающее ПДК содержание солей тяжелых металлов в воде повышенной жесткости снижает эффективность применения активированного угля. Изученные ПМС сохраняют свою эффективность в указанных рамках концентраций.
В табл. 4 показаны результаты исследования эффективности применения ПМС для удаления из модельной водопроводной воды загрязнений фенолом.
Таблица4
Содержание фенола (M±mм) в модельной водопроводной воде (п = 30) до и после пропускания через фильтры (2009-2010 гг.)
Средневзвешенное содержание ионов меди в воде, мг/л
Тип фильтра
Вариант Исходное значение Кремень Глауконит Активированный уголь (контроль)
1 30,0±1,3 0,63±0,28 0,05±0,002* < 0,001
2 1,5±0,05 0,007±0,0002* 0,002±0,00006* < 0,001
3 0,05±0,002 < 0,001 < 0,001 < 0,001
* Различия с контролем достоверны ^ < 0,05).
Примечание. Жесткость воды (норма) - 0,8-0,9 мгэкв/л, цветность - 10°; ПДК фенола в питьевой воде - 0,001 мг/л [6].
При исходной концентрации фенола в модельной водопроводной воде 0,05±0,002 мг/л во всех вариантах опыта его концентрация после прохождения через фильтр была ниже чувствительности метода определения (< 0,001 мг/л) и соответственно ниже ПДК.
При более высоких исходных концентрациях (1,5-30,0 мг/л), характерных для промышленных сточных вод, наблюдались различия в эффективности ПМС и активированного угля. Лишь фильтр с активированным углем удалял фенол из воды до концентрации ниже ПДК.
Использование глауконита при исходной концентрации фенола 1,5±0,05 мг/л снизило содержание загрязнителя до 2 ПДК. В этой же ситуации использование фильтра с кремнем привело к снижению концентрации фенола до 0,007±0,0002 мг/л, что составляет 7 ПДК.
При исходной концентрации фенола 30,0±1,3 мг/л применение фильтра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 47,6 раза (до 0,63±0,28 мг/л), а применение глауконита снизило концентрацию фенола в 600 раз (до 0,05±0,002 мг/л).
Из приведенных результатов анализа следует, что все испытанные ПМС успешно справлялись с удалением из водопроводной воды фенола на уровне 0,05±0,002 мг/л (что составляет 50 ПДК).
Также исследована эффективность применения ПМС для удаления фенола из воды повышенной жесткости. При исходной концентрации 0,05±0,001 мг/л во всех вариантах опыта концентрация фенола после прохождения через фильтры с ПМС была ниже ПДК (< 0,001 мг/л - для кремня и глауконита) и их эффективность достоверно не отличалась от активированного угля (< 0,001 мг/л).
Различия в эффективности ПМС наблюдались при высоких концентрациях фенола: при концентрации 1,5±0,04 мг/л глауконит, так же как и активированный уголь, удаляли фенол из воды до уровня ниже ПДК (< 0,001 мг/л). Кремень при данной исходной концентрации снижал уровень фенола в 30 раз (до 0,05±0,001 мг/л), что превышает ПДК для питьевой воды в 50 раз (различия с контролем достоверны, Р < 0,05).
При исходной концентрации фенола 30,0±1,2 мг/л применение фильтра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 7,9 раза (до 3,8±0,06 мг/л), а применение глауконита снизило концентрацию фенола в 33,3 раза (до 0,9±0,03 мг/л) (различия с контролем достоверны, Р < 0,05). Активированный уголь удалял фенол до уровня ниже ПДК.
Таким образом, применение кремния и глауконита, широко распространенных во многих регионах Поволжья, позволяет значительно снизить и даже нейтрализовать превышенные концентрации тяжелых металлов и фенолов в водах хозяйственно-питьевого назначения.
Литература
1. Вода питьевая. Методы анализа. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 239 с.
2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2008 году». - М., 2009. - 24 с.
3. Дистанов У.Г., Конюхов Т.П. Минеральное сырье. Сорбенты природные. - М.: Геоинформмарк, 1999. - 42 с.
4. Доклад о состоянии окружающей природной среды в Саратовской области в 2009 году / Госкомитет по охране окружающей среды Саратовской обл. - Саратов, 2010. - 192 с.
5. Международный стандарт NSF 53-1994. Водоочистные устройства для питьевой воды - эффективность в отношении охраны здоровья. - М.: НИИ стандартизации Госстандарта, 1996. - 24 с.
6. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». - М.: Санэпидиздат, 2002. - 99 с.
УДК 582.287 О.Е. Крючкова
ГАСТЕРОИДНЫЕ МАКРОМИЦЕТЫ В ЗЕЛЕНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ г. КРАСНОЯРСКА И ЕГО БЛИЖАЙШИХ
ОКРЕСТНОСТЯХ*
В статье проанализировано распространение гастероидных макромицетов в зеленых насаждениях г. Красноярска и его ближайших окрестностях. Дано описание впервые обнаруженного в Красноярском крае вида Mutinus ravenelii (Berk. Et Curt.) E. in Sacc.
Ключевые слова: гриб, гастеромицет, экология, сапротроф.
O.E. Kryuchkova GASTEROID MACROMYCETES IN THE GREEN PLANTINGS IN KRASNOYARSK AND IN ITS NEAREST SUBURBS
Gasteroid macromycete dispersal in the green plantings in Krasnoyarsk and in its nearest suburbs is analyzed in the article. The description of the Mutinus ravenelii (Berk. Et Curt.) E. in Sacc. species that is found in Krasnoyarsk for the first time is given.
Key words: fungus, gasteromycetes, ecology, saprotroph.
Введение. Известно, что сообщества экосистем, испытывающих сильную антропогенную нагрузку, со временем в значительной степени трансформируются. Особенно сильно страдает видовое многообразие этих территорий, где место типичных занимают синантропные виды. Так, в пригородных лесах, вплотную примыкающих к черте города, или на окруженных городской застройкой островах р. Енисей [Филиппова, Пе-ревозникова, 2007] доля синантропных растений может составлять свыше трети всех выявленных видов. Еще сильнее сокращается видовое разнообразие животных. Состояние сообществ редуцентов, к которым относятся и грибы, в зеленых насаждениях изучено довольно слабо. Чаще всего внимание исследователей привлекают почвенные грибы-микромицеты, а также грибы-ксилотрофы, поражающие древесные насаждения или заселяющие валеж. Макромицеты прочих групп, выполняющие функцию утилизаторов растительно-
* Работа поддержана РФФИ (грант 08-04-00613).
