CC BY
7
УДК 628.16S
Канд. мед. наук Ю. Б. Шафиров, докт. мед. наук Л. И. Эльпинер, канд. мед. наук И. М. Ховах, С. П. Садовская, О. А. Шуб, Л. Н. Ларионова, А. К- Орлов, Е. А. Котяхов
ИЗУЧЕНИЕ ПРИ ГОДНОСТИ 'МЕТОДА ГИПЕРФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ1ПИТЬЕВОЙ|ВОДЫ ИЗ МОРСКОЙ
Научно-исследовательский институт гигиены водного транспорта и научно-исследовательский институт пластмасс, Москва
Единственным методом опреснения, применяемым сейчас на отечественных морских судах, является эвапорация, дающая возможность получать из морской воды дистиллированную. Для придания дистилляту питьевых качеств с нашим участием были разработаны метод минерализации и соответствующий аппарат (Л. И. Эльпинер и Ю. Б. Шафиров). Однако по некоторым технико-экономическим соображениям внедрение минерализаторов на ряде судов, особенно на средних и малых промысловых, сопряжено со значительными трудностями. Это определяет необходимость поиска других методов опреснения, более пригодных для указанных выше условий. Одним из перспективных методов является гиперфильтрация (обратный осмос).
Сущность этого метода заключается в фильтрации соленой воды через полупроницаемые мембраны в направлении, противоположном осмотическому переносу под влиянием давления, превышающего осмотическое (И. Э. Апельцин и В. А. Клячко). Этот метод не нашел еще практического применения и мало изучен в гигиеническом отношении. Мы проводили исследования в период испытаний на Морском стенде научно-исследователь-ского института пластмасс опытных гиперфильтрационных установок «Роса», предназначенных для использования на судах. Основной фильтри-рующий элемент установок состоял из пакета полупроницаемых ацетатцел-люлозных пленок, изготавливаемых научно-исследовательским институтом пластмасс (Н. Е. Кожевникова и соавт.) из 25% раствора диацетатцеллю-лозы в смеси ацетона (45 вес %) с формамидом (30 вес %). Формовку и отжиг мембран производили вручную, при этом растворители удаляли за счет испарения и вымывания водой.
Солезадерживающая способность (доля общего содержания солей в исходном растворе, задерживаемом пленкой) использованных пленок составляла 96—98%, водопроницаемость (количество пресной воды, получаемой с 1 м2 пленки) — 120—150 л/мг в сутки при давлении 100 ат. Принципиальная схема установки «Роса» приведена на рисунке.
Морскую воду для опреснения отбирали с помощью насоса на расстоянии 500 м от берега с глубин 10 м. Перед подачей на опреснительную установку воду подвергали фильтрации через металлокерамический, песчаный и целлюлозный фильтры.
Исследование воды, получаемой на установке «Роса-1» по одноступенчатой схеме опреснения, показало, что содержание в ней солей (1,8 г/л по NaCl) значительно выше гигиенически допустимого. Поэтому в дальнейшем установка работала по двухступенчатой схеме (повторное обессоливание первично опресненной воды). В этом режиме она работала по 100 ч в неделю; пробы фильтрата второй ступени (20 л) еженедельно отправляли в Москву самолетом для гидрохимических и физиолого-гигиенических исследований. После 27г мес работы установка «Роса-1» была заменена конструктивно усовершенствованной (с сохранением принципиальных особенностей) установкой «Роса-3»; в дальнейшем для исследования поступала вода, получаемая по двухступенчатой схеме на этой установке. Органолепти-ческие и бактериологические исследования, а также часть гидрохимических исследований были выполнены непосредственно на стенде (установка «Роса-3»).
Общее солесодержа-ние морской воды, поступавшей на установки в период исследований составляло 17,5— 18,5 г/л. Вода, опресненная по двухступенчатой схеме, имела общую минерализацию 145— 620 мг/л («Роса-1») и 120—260 мг/л («Роса-3). При этом концентрации основных ионов (Ыа, К, Са, Л^, С1, БО«, НС03) не превышали уровней, свойственных распространенным природным питьевым водам и лимитируемых гигиеническими требованиями. Однако поскольку снижение исходных концентраций ионов морской воды в процессе опреснения было относительно пропорциональным, их соотношение в опресненной воде соответствовало тому, которое отмечается в водах, редко используемых в качестве питьевых.
Содержание большинства микроэлементов в опресненной воде было значительно ниже того, которое установлено для питьевой воды. Бром в большинстве проб не обнаруживался. Содержание бора составляло около 4—6 мг/л. Опресненная вода не имела посторонних привкусов н запахов и характеризовалась прозрачностью более 30 см по Снеллену и цветностью не выше 5° платиново-кобальтовой шкалы.
Бактериологические исследования проведены только при работе установки «Роса-3» по одноступенчатой схеме в течение 12 дней с ежедневным отбором проб. Бактериологические показатели качества опресненной воды оказались не только значительно ниже тех, которые соответствуют ГОСТ 2874-54 (общее количество микроорганизмов в 1 мл при 37° 100—4000, титр кишечной палочки <0,004—14), но и хуже, чем в исходной морской воде (соответствующие величины 48—1000 и 0,4—250).
Для органолептической оценки воды использовали шкалу Бронштейна в модификации И. С. Кандрора и соавт. В исследовании участвовали 100 человек; 91 житель Батуми и 9 москвичей, участников экспедиции. В качестве контроля использовали воду местного водопровода (родникового питания), которая в отличие от опресненной соответствовала наиболее распространенным природным питьевым водам при относительно невысокой общей минерализации (40—50 мг/л). Эта вода постоянно использовалась для питья большинством испытуемых (батумцами).
Испытуемые несколько чаще отмечали привкус в опресненной воде, чем в контрольной. Качественная характеристика привкуса была неопределенной, наиболее часто (в 24% случаев) испытуемые отмечали слабый привкус. Оценку «приятная» и «вполне пригодная для питья» опресненная вода получила у значительно меньшего числа испытуемых, чем контрольная; большинство обследованных сочло ее обычной или не совсем приятной и допустимой для питья, а 22% испытуемых — мало пригодной для питья.
Мореная [ Вода
Фильтрат
Принципиальная схема изучавшейся гиперфильтрацион« ной установки.^
I, 2 — опреснительный аппарат; 3 — регулятор давления: 4 — обходной кран с дросселем; 5 — клапан с сервомотором; 6,8 — дистанционный манометр; 7,9 — солемер.
Однако нн в одном случае опресненной воде не было дано резко отрицательных оценок.
Отличие качественных характеристик минерального состава опресненной воды (соотношения ионов) от природных питьевых вод определило необходимость специального изучения влияния ее на организм животных. С этой целью был проведен хронический (6 месяцев) эксперимент на крысах-самцах с исходным весом 180—200 г (по 10 особей в группе). Исследовали воду, поступавшую в Москву еженедельно с установок «Роса-1» или «Роса-3». Контрольная группа получала московскую водопроводную воду. Все животные содержались на полноценном синтетическом рационе, рекомендованном Институтом питания АМН СССР.
В ходе эксперимента проводили регулярное наблюдение за общим состоянием и поведением животных, ежесуточно регистрировали потребление ими воды, раз в 2 недели измеряли вес тела. Ежемесячно проводили 6-су-точные (два 3-суточных периода) балансовые опыты, в которых регистрировали суточное потребление животными воды, абсолютный и относительный диурез, баланс натрия, калия, кальция и хлора, отношение Na/Cl и Na/K в моче. До начала запаивания и затем с интервалом в 1—3 мес определяли величину гематокрита, содержание эндогенного креатинина в крови и моче, креатининовый индекс, клубочковую фильтрацию и адсорбцию, содержание в сыворотке крови антидиуретического гормона и активность лактатдегидро-геназы, активность гиалуронидазы в моче, а также проводили 5% водную нагрузку.
В конце опыта животных забивали декапитацией и определяли относительный вес печени, почек, сердца и селезенки, содержание воды в печени, почках, селезенке и мышцах, содержание натрия, калия и хлора в почках, коже, сердечной и скелетных мышцах. Названные органы и ткани, а также печень, селезенку, толстый и тонкий кишечник затем подвергли патолого-гистологическому изучению, одновременно гистохимически определяли активность малат- и сукцинатдегидрогеназ в канальцах почек. При декапи-тации животных устанавливали содержание белковосвязанного йода в сыворотке крови. Полученные результаты обрабатывали статистически с помощью непараметрического критерия и (Вилкоксона — Манна — Уитки).
В ходе эксперимента у подопытных животных некоторые из изучавшихся нами показателей лишь однократно отличались от соответствующих значений в контрольной группе. Поскольку эти изменения не носили сколь-ко-нибудь закономерного характера, можно считать, что потребление опресненной воды не вызывало у крыс существенных отклонений исследовавшихся нами функций организма.
Приведенные результаты свидетельствуют о принципиальной возможности получения методом гиперфильтрации воды для питья. Однако для окончательного суждения о практической приемлемости метода необходимо дополнительное изучение ряда гигиенически важных вопросов.
Прежде всего конечной целью наших исследований является использование метода гиперфильтрации для получения питьевой воды на морских судах. В связи с этим необходимо принимать во внимание, что вода прибрежной полосы Батумской бухты, подвергавшаяся опреснению при стендовых испытаниях установок, по ряду гигиенически важных показателей существенно отличается от воды открытого океана, на которой должны работать судовые опреснительные установки. Так, общая минерализация черноморской воды примерно в 2 раза ниже океанской. Соответствующий пересчет наших данных позволяет предполагать, что и при опреснении рассматриваемым методом океанской воды содержание в опресненной воде основных ионов и ее общая минерализация не превысят гигиенически допустимых уровней. Однако следует считать целесообразным ориентироваться на двухступенчатое опреснение.
Требует уточнения и вопрос о прохождении через мембраны некоторых микроэлементов. Так, содержание бора в опресненной воде было значитель-
но выше уровня, рекомендуемого в качестве максимально допустимого (1 мг/л); в то же время содержание бора в испытанной морской воде оказалось в 2—21/2 раза выше, чем в океанской. Напротив, бром в большинстве проб опресненной воды не обнаруживался или его концентрация была близка к допустимому уровню (0,2 мг/л); однако, по литературным данным, в океанской воде содержится в 2—3 раза больше брома, чем в черноморской (М. А. Добржанская).
Интересными представляются и результаты наших бактериологических исследований. Малые размеры пор в селективном слое ацетатцеллюлозных мембран (порядка 20 А) позволяют предположить, что последние должны задерживать большинство микроорганизмов и даже вирусов. Подтверждение этому получили в экспериментальных условиях Б. П. Надточий и соавт.: в исследованиях, проведенных ими, наиболее высококачественные мембраны вызывали 100% задержку ряда возбудителей (в том числе кишечной палочки), добавлявшихся к воде в чистых культурах.
Нами отмечена не только высокая бактериальная обсемененность опресненной воды, но и ухудшение ее качества по сравнению с исходной морской водой. Причина этого требует изучения.
В наших исследованиях не обнаружено влияния опресненной воды на различные показатели водно-электролитного обмена и механизмы его регуляции (влияние микроэлементов воды не изучалось специально, поскольку их содержание должно лимитироваться принятыми нормативами). Использованные нами общеклинические показатели не выявили также каких-либо признаков токсического действия на организм животных органических веществ, содержащихся в опресненной воде. Последний вопрос представляет значительный интерес, поскольку нам не удалось найти в литературе определенных сведений о характере органических веществ, которые могут присутствовать в воде, полученной методом гиперфильтрации.
Другой потенциальный источник токсических веществ — вымывание в воду растворителей и других веществ, добавляемых к ацетатцеллюлозе в процессе изготовления мембран; в литературе отсутствуют определенные данные о том, насколько полная отмывка мембран достигается при существующей технологии. Наконец, органическое загрязнение опресненной воды может вызываться продуктами деструкции самих мембран — спонтанной (химической) или вызываемой целлюлолитическими микроорганизмами (Са1Йоп и соавт.). Этот источник загрязнения в гигиеническом отношении вызывает наименьшие опасения, поскольку, во-первых, конечными продуктами гидролиза ацетатцеллюлозы являются уксусная кислота и глюкоза, а, во-вторых, существенная деструкция мембран автоматически влечет за собой резкое снижение их солезадерживающей способности и тем самым необходимость замены их новыми.
Е. В. Штанников и соавт. нашли, что ацетатцеллюлозные пленки, обработанные формамидом (т. е. аналогичные тем, которые использованы в аппаратах «Роса»), могут выделять вещества, обладающие определенной мутагенной и эмбриотоксической активностью. Эти результаты получены при использовании водных вытяжек из пленок, готовившихся из расчета 1 л воды на 50 см2 пленки, или 200 л/м2, что близко к соотношениям в исследованных нами аппаратах. Однако авторы не приводят продолжительности экспозиции при приготовлении вытяжек; в то же время в опреснительных установках вода контактируете пленкой в течение незначительного времени.
Таким образом, вопросы органического загрязнения опресненной воды и его гигиенического значения еще требуют специального изучения.
Выводы
1. Вода, получаемая методом гиперфильтрации из черноморской воды, по большинству показателей соответствует гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевым водам.
2. Метод опреснения гиперфильтрацией имеет определенные перспективы для решения проблемы водообеспечения морских судов.
3. Для устранения отдельных выявленных недостатков метода и для решения оставшихся неизученными вопросов необходимы дальнейшие технические и гигиенические исследования, особенно при работе установок на океанической воде.
ЛИТЕРАТУРА. А пельцин И. Э., Клячко В. А. Опреснение воды. М., 1968. — Добржанская М. А. Труды Севастопольск. биологическ. станции. М. — Л., 1948, т. 6, с. 73. — К а н д р о р И. С. и др. Гигиеническое нормирование солевого состава питьевой воды. М., 1963. — Кожевникова И. Е.,Грачева Л. И., Нефедова Г. 3. В кн.: Опреснение соленых вод и их использование в водоснабжении. М., 1972, с. 149. — Надточий Б. П., Грачева М. Н., Тверская С. А. Там же, 1972, с. 171. — Штанников Е. В., Рожнов Г. И., Соколова Л. А. и др. Гиг. и сан., 1972, № 2, с. 17. — Э л ь п и н е р Л. И., Ш а ф и р о в Ю. Б. Там же, 1969, № 10, с. 19. — С a n t о г Р. А., М е с h а I о s В. J., S с h а е f f е г О. S. et al. US Office of Saline Water. Res. a. Dev. Progr. Rep., № 340, 1968.
Поступила 16/11 1973 года
A STUDY OF THE EFFICIENCY OF THE HYPERFILTRATION METHOD FOR OBTAINING DRINKING WATER FROM THE SEA WATER
Yu. B. Shafirov, L. I. Elpiner, /. M. Khovakh, S. P. Sadovskaya, 0. A. Shub, L. N. Larionova, A. K. Orlov, E. A. Kotyakhov
A hygienic study of the quality of water, desalinated in experimental installations, proved the hyperfiltration method to be on principle quite fit for obtaining drinking water on boats. The desalinated water had satisfactory organoleptic properties and it produced no unfavorable changes in the body of animals. Further research should deal with questions related to the content of microelements and the bacteriologic characteristics of the desalinated water.
УДК в 13.832.4ieis.285.7]:613.166(575.1)
Н. М. Демиденко, М. П. Миргиязова
СОЧЕТАННОЕ ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И ПЕСТИЦИДА АНТИО
Ташкентский медицинский институт
Инсектоакарициды применяются в хлопководстве в основном в жаркое время года. Температура воздуха в летние месяцы на юге Узбекистана достигает 50°. Следовательно, работающие с пестицидами подвергаются комбинированному влиянию химических веществ и высокой температуры воздуха.
С позиций гигиены чрезвычайно важно дать оценку такому комплексному влиянию, тем более что имеются данные ряда авторов о потенцировании токсического эффекта яда при действии на фоне высокой температуры воздуха (И. В. Савицкий; А. В. Якубов; М. А. Адылов, и др.). Учитывая это, мы проводили гигиеническую оценку нового пестицида антио в натурных и экспериментальных условиях в различной метеорологической обстановке.
Антио — фосфорорганический инсектоакарицид, он представляет собой желтоватую жидкость со слабым, характерным для фосфорорганических соединений запахом, удельный вес 1,361 при 20°, молекулярный вес 257, температура плавления 26°. По химическим свойствам антио сходен с фосфамидом, но более стабилен при хранении и нагревании.
В качестве критериев токсического действия антио мы использовали активность фермента крови холинэстеразы, содержание электролитов калия, натрия, кальция, магния и неорганического фосфора в плазме крови (а у животных, кроме того, и в тканях), уровень температуры тела и кожи, артериальное давление, величину потоотделения и вес тела. Гигиенические
