CC BY
10
многих важных теоретических и методических во- транспортного строительства, вопросами гигиени-просов, занимаются проблемой улучшения труда ческой оптимизации пассажирских перевозок, и быта рабочих железнодорожного транспорта и поступила 19.07.s2
Оригинальные статьи
УДК Ы4.1:630
О. П. Половцев, М. А. Мироненко, И. Ф. Яр по лик, Н. И. Махонько
МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЗУЧЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ
Саратовский НИИ сельской гигиены
Оценка влияния животноводческих комплексов на состояние окружающей среды основывается на результатах комплексных гигиенических исследований. Специфика последних обусловлена сложным составом и высокой концентрацией загрязнений отходов животноводства, не поддающихся традиционным методам обработки и очистки, специальными сельскохозяйственными, ветеринарно-санитарными и гигиеническими требованиями, предъявляемыми к продуктам обработки отходов и очистным устройствам (сохранность биогенных элементов, питательной ценности, отсутствие возбудителей инфекционных и паразитарных болезней, вредных химических веществ и др.), существующими способами обработки отходов, принципиально отличающимися от общепринятых: длительное хранение, гомогенизация (перемешивание), физико-химические (гравитационные, термические, электрохимические, электрофлотационные, ультразвуковые, радиационные), инженерно-биологические и др.
Следовательно, основные принципы методического подхода к изучению влияния животноводческих комплексов на окружающую среду должны быть основаны на обязательном учете условий формирования, исчерпывающей количественной и качественной характеристики отходов и продуктов их обработки, эффективности очистных сооружений по обеззараживанию и дегельминтизации жидкого навоза и сточных вод, а также возможности поступления загрязнений в атмосферный воздух, почву, грунтовые воды, открытые водоемы и территорию прилегающих населенных мест.
Анализ условий формирования отходов современных животноводческих комплексов и форм дает возможность выделить следующие их виды. На крупных комплексах с бссподстилочным содержанием животных гидросмывные системы образуют жидкий навоз (более 90 % влажности).
При использовании гидросплавных и механических систем удаления скапливается полужидкий (влажностью до 90%) навоз. Плотный навоз (влажностью от 75 до 80 %) образуется на фермах и комплексах с содержанием скота на глубокой подстилке и выгульных площадках.
Современная технология обработки, хранения и использования навоза способствует образованию на территории комплексов и за их пределами целого ряда его составных частей: жидкой и твердой фракций, фугата, аэрозолей, корки, осадков, супернатанта, избыточного активного ила и др. В отходы животноводческих комплексов могут поступать остаточные количества широко используемых при откорме и содержании < животных антибиотиков, инсектицидов, дезинфекционных растворов, микро- и макроэлементов и других веществ.
Обязательным компонентом являются газовые примеси, обусловленные жизнедеятельностью животных (запах животных и экскрементов, выдыхаемые и клоачные газы), а также газы, образованные процессами разложения, гниения, брожения экскрементов, подстилки, кормов.
В навозе, стоках животноводческих комплексов, продуктах их обработки содержатся микробы сальмонеллезной группы, патогенные сероти-пы кишечной палочки, возбудители бруцеллеза, туберкулеза, чумы и др., а также жизнеспособные яйца и личинки гельминтов.
Перечисленные выше особенности обусловили, во-первых, необходимость разработки и внедрения в практику новых или модифицированных методов отбора проб и их исследования, а также качественно новый подход к изучению эффективности и гигиеническому обоснованию основных технологических параметров очистных систем.
Изучение состояния атмосферного воздуха в районах размещения животноводческих комплек-
Оценка запахов по балльной системе
Интенсиьность запаха Балл Приемлемость (агрессивность)
Нет запаха Очень слабый 0 1 2 Нет агрессивного запаха Очень слабо агрессивный
щЛегкий 3 4 Слегка »
Явный 5 6 Явно »
Сильный 7 8 Сильно агрессивный
Очень сильный 9 10 Очень сильно »
сов проводится в двух направлениях — путем натурного наблюдения за чистотой воздуха в бли-Фжайшем населенном пункте и изучения зонального распространения загрязнений воздуха от комплексов. В атмосферном воздухе по общепринятым методикам определяются аммиак, сероводород, меркаптаны, бихроматная окисляемость, общая микробная обсемененность.
Одним из показателей состояния атмосферного воздуха являются специфические запахи в исследуемой точке. Регистрация запахов проводится по 4-балльной системе: сильный постоянный, слабый постоянный, слабый непостоянный, отсутствие запаха. В оценке этого показателя исходят из гигиенического требования об отсутствии в воздухе посторонних запахов. Оценка запахов по 11 -балльной системе (Farge, цит. М. И. Миро-^сенко), проводится, как правило, коллегиально (не менее 7—10 челозек) по двум основным критериям: интенсивность и приемлемость (агрессивность) в соответствии со следующей таблицей.
При изучении бактериального загрязнения атмосферного воздуха в пробах определяются общая микробная обсемененность, бактерии группы кишечных палочек, энтерококки, стафилококки.
Для исследования общего количества бактерий следует отбирать 80—100 л воздуха на 2 % мясо-пептонный агар с последующим пересчетом на 1 м3. При изучении патогенной и условно-патогенной микрофлоры отбирается не менее 500— 600 л воздуха. Инкубацию гемолитических стафилококков проводят на молочно-желточно-соле-вом или 5 % кровяном агаре. Энтерококки, бактерии группы кишечных палочек, сальмонеллы выращиваются на элективных средах: молочно-ингпбнторной, Эндо, висмут-сульфит агаре. Под-I счет колоний и исследование качественного состав микрофлоры атмосферного воздуха проводятся после 24-часовой инкубации при температуре 37°С с дополнительной выдержкой при комнатной температуре в течение 24 ч.
При обработке результатов исследования загрязнения атмосферного воздуха от животноводческих комплексов необходимо выявить максимальные разовые, средние и минимальные концентрации загрязнений, процент проб, превышающих ПДК, влияние различных режимов работы предприятия на степень загрязнения атмосферного воздуха, влияние загрязненного атмосферного воздуха на санитарно-бытовые условия и здоровье населения.
Изучению зонального распространения загрязнений атмосферного воздуха от животноводческих комплексов должны предшествовать детальное санитарное обследование предприятия, ознакомление с планировкой окружающего района и метеорологическими данными. На основании этих сведений разрабатываются мероприятия по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха.
Основным методом отбора проб при изучении зонального распространения загрязнений является аспирационный. С помощью аспираторов с автономным питанием, изготовленных на экспериментально-техническом производстве МНИИГ им. Ф. Ф. Эрисмана, или нашей конструкции (М. А. Мнроненко и соавт., 1980) проводят отбор проб воздуха в факеле загрязнения и в контрольной точке с подветренной стороны.
Определение физико-химических показателей жидкого навоза и сточных вод в связи с высокой концентрацией органических загрязнений предложено проводить после предварительного разбавления (в 30—50 раз) водой. Наличие интенсивной окраски, труднорастворимых коллоидных взвесей и органических веществ в животноводческих стоках послужило основанием для разработки специальных методик определения азотсодержащих веществ: азота аммиака — объемным методом с предварительной отгонкой, азота нитратов — восстановлением до аммиака и т. д.
Опыт исследований показал, что определение сальмонелл целесообразно проводить с использованием жидких сред накопления (среда М, селенитовый бульон в двойной концентрации или тетратионатовые среды). При этом должны проводиться и исследования культур, имеющих отклонения от типичных свойств патогенных микроорганизмов по биохимическим и серологическим свойствам.
На конечных этапах длительного хранения (до 6—12 мес) отстоенных животноводческих сточных вод должны использоваться специальные методы отбора сточной жидкости. При этом необходимо учитывать возможность объективной оценки качества ее обработки со всей площади значительных по объемам сооружений — резервуаров отстоенных вод (РОС), лагун (до 800 000 — 900 000/м3).
С целью гигиенического обоснования основных параметров и режимов работы отстонннков-
навозонакопителей и навозохранилищ нами предложены специальные полупроизводственые модели этих сооружений (О. П. Половцев), которые сконструированы по принципу геометрического и кинетического подобия натуры и модели. При изготовлении этих моделей следует учитывать, что в лабораторных условиях кинетика процесса отстаивания стоков изучается при меньшей высоте слоя воды. Госкомитетом СССР по науке и технике и техническим советом стран — членов СЭВ принято, что для сравнения результатов исследований экспериментов по отстаиванию взвешенных веществ в покое они должны проводиться при высоте слоя жидкости, равной 500 мм (С. В. Яковлев и соавт.). Установки, в которых легко могут быть смоделированы специальные дренажные или перемешивающие устройства, позволяют оценить в лабораторных условиях эффективность различных загрузочных дренажных материалов (тюков соломы, гравия, щебня, пластмасс и др.), а также гомогенизацию жидкого навоза.
Выбор различных методик и гигиенической оценки оросительных систем зависит в натурных условиях от применяемых способов внесения отходов в почву, видов поливной техники и других особенностей. Однако гигиеническое обоснование допустимых величин нагрузок жидкой и твердой фракций навоза на поля орошения или запахивания связано с использованием специальных методов.
На оросительных системах с поверхностно-самотечными способами полива животноводческих сточных вод, как правило, проводятся исследования качества грунтовых вод, почвы, открытых водоемов в сответствии с «Методическими рекомендациями по изучению влияния животноводческих комплексов на окружающую среду» № 2289-81 (главы 4 и 5). Например, исследования качества грунтовых вод из испытуемых скважин проводят на расстоянии 1 м по горизонтали по периметру орошаемых полей, а также выше по течению потока грунтовых вод на расстоянии 200—300 м (контрольные скважины). Обычно бурят 4 ряда скважин, чтобы по одному ряду можно было судить о распространении загрязнений вниз по течению грунтовых вод, по другому — вверх, а по остальным двум — в стороны от оси течения грунтовых вод. Направление потока грунтовых вод определяется ориентировочным или специальным (по трем точкам) способами, рекомендованными А. Н. Семихато-вым. Эффективность очистки животноводческих стоков на полях рассчитывается по разнице (в процентах) между количеством загрязнений в стоках, поступающих на поля и обнаруживаемых в грунтовых водах, с вычетом аналогичных данных в контроле.
С целью исследования динамики процессов самоочищения почвы полей орошения от внесенных загрязнений проводятся отбор проб и их
исследование за несколько дней до внесения навоза (контрольные пробы), спустя 2—3 дня после полива и далее через 1, 2 и 4 нед, а затем 1 раз в месяц до окончания вегетационного периода. На больших по площади территориях полей орошения на каждые 100 га намечается к отбору проб почвы 6—7 земельных участков площадью по 25 м2. При выраженном рельефе местности число участков увеличивается до 8—10./"
Внесение животноводческих стоков на поля с помощью дождевальной машйны связано с установлением границ дальности распространения с аэрозолями неприятных запахов, вредных химических веществ, бактериальной флоры и яиц гельминтов в атмосферном воздухе, почве или растениях. С этой целью из заранее намеченных точек на расстояниях, определяемых классом машин (коротко-, средне- и дальнеструйные), отбираются фоновые, а затем исследуемые пробы с подветренной стороны при наветренном положении оросителей или механизма «поворота» до-# ждевальных машин (для дальнеструйных установок). Одновременно проводится регистрация запахов, скорости и преобладающего направления ветра. Регистрация запахов проводится ПО'
4-балльной системе или по методике сравнения запаха объекта с эталоном по 9-балльной системе (Burnett и Dondero, цит. М. А. Мироненко), при которой 7—8 баллов — чрезвычайно похож,
5—6 баллов — очень похож, 3—4 балла — сред-непохож, 2—1 балл — слегка похож и 0 — не похож.
Количественная оценка проводится по формуле: Д = 1/2 (ЛБ)а, где ДБ — разность между максимальной и среднеарифметической оценкой; Д — индекс схожести. ^
При гигиеническом обосновании параметров оросительных систем (величин допустимых нагрузок отходов животноводства, высоты фильтрующего слоя, оптимальных режимов орошения и др.) могут быть использованы специальные лабораторные модели или лизиметры полей орошения и запахивания. Эти модели обладают по отношению к натурным сооружениям такими преимуществами, как отсутствие дополнительных источников загрязнения, возможность изменения комплекса почвенных, гидрогеологических и других условий, а также использование в опытах патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов. При изготовлении установок и проведении исследований должны быть соблюдены принципы геометрического и бнокинетического подобия натуры и модели, которые могут быть представлены некоторыми расчетными формулами, учитывающими потребность растений в биогенных элементах (в частности, в азоте), оптимальные режимы * орошения и количество выпадающих осадков:
где PN — нагрузка общего азота в модели;
(н)—нагрузка общего азота в натуре; 5(н) и 5(м)—площади орошаемых поверхностей натуры и модели.
Тогда, ОЯс(м)=Р^(м)-Л:, где ОНс(м)— оросительная норма стоков в модели; К — концентрация азота в стоках натуры и модели.
Следовательно, оросительная норма стоков в натуре:
Например, при среднегодовом количестве осадков, равном 500 мм, на площадь модели 0,19 м2 необходимо подавать 0,19X0,5 = 0,95 м3 или 95 л воды в год или 23,7 л воды за вегетационный период (3 мес).
За рубежом (в Англии, Франции, Шотландии и других странах) для глубокой очистки животноводческих стоков (до БПКб^Ю мг/л Ог) широко применяется анаэробное сбраживание жид-Фкого навоза в метантенках с последующей очисткой супернатанта во флотационных установках, контактных колоннах и фильтре с многослойной загрузкой. Получаемый осадок, свободный от патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, используется в качестве удобрения.
Учитывая долговременную перспективу использования подобных сооружений, нами предложены методы исследования технологии метанового (анаэробного сбраживания) жидкого свиного навоза в специально сконструированных моделях метантенков. Модели представляют собой стеклянные бутыли-бродильники, помещенные в термостат и закрытые герметически резиновыми пробками. Газоотводные трубки соединены с манометрами и емкостями для сбора газа. Для отвода супернатанта (слоя жидкости между коркой и осадком) могут быть вмонтированы в бутыль специальные краны. В предложенных устройствах можно исследовать динамику и эффективность метанового сбраживания навоза, а также удобрительных свойств биомассы, количественный и качественный состав биогаза, суперна-
танта, корки и осадка. Лабораторные модели удобны для специальных исследований с патогенными микроорганизмами и яйцами гельминтов.
Разумеется, что методологические аспекты затронутых вопросов отражают основные подходы к решению этой актуальной народнохозяйственной проблемы. Важным моментом, обеспечивающим прогресс и координацию научных исследований, является унификация методов экспериментальных исследований в области окружающей среды. Цель такой унификации — обеспечить сопоставимость результатов исследований, проводимых различными учреждениями. Результатом совместной деятельности министерств здравоохранения СССР и РСФСР, а также ведущих гигиенических НИИ в этой области явилось издание «Методических рекомендаций по изучению влияния животноводческих комплексов на окружающую среду», № 2289-81 от 9/11 1981 г., утвержденных Минздравом СССР.
Литература. Животноводческие комплексы и окружающая среда. М. А. Мироненко, Д. П. Никитин, Л. М. Федорова и др. М„ 1980. Канализация. С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, А. И. Жуков
и др. М„ 1976, с. 236. Методические рекомендации по изучению влияния животноводческих комплексов на окружающую среду. М„ 1981. Мироненко М. Л. Гигиенические основы планировки сельских населенных мест. М., 1981, с. 177—178. Половцев О. П. Обработка навозных стоков животноводческих комплексов в отстойниках-навозонакопителях. (Саратовский межотраслевой территориальный центр науч,-техн. информации и пропаганды (ЦНТИ). Информ. листок, № 389—80). Саратов, 1980. Семихатов А. Н. Гидрогеология. М., 1954.
Поступила 15.07.82
Summary. The major research and methodological aspects of study into the impact of stock-breeding complexes on the environment have been analysed. Experimental evidence obtained in the course of many years formed a basis for making recommendations on the principal methods for studying the conditions for stock waste production, their impact on the state of environmental objects in the areas of stock-breeding complexes: atmospheric air, soil, ground water and open water bodies.
УДК 013.155.4:541.64
М. Т. Дмитриев, Г. П. Зарубин, В. А. Мищихин (Москва)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИЯХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Согласно рекомендациям специализированной группы экспертов ВОЗ, необходима широкая • организация исследований воздушной среды жилых и общественных зданий 1 в связи со все более расширяющимися масштабами гражданского и жилищного строительства. Основным
1 Гигиенические аспекты качества воздуха внутри поме-
щений. Копенгаген. ВОЗ, 1981.
источником загрязнения воздушной среды помещений жилых и общественных зданий являются синтетические полимерные материалы (Ю. Д. Губернский и соавт.). Поэтому первостепенное значение приобретает создание методической схемы гигиенического прогноза загрязнения воздушной среды помещений вредными веществами, выделяющимися из полимер-
