Научная статья на тему 'Мышьяк в природных водах и способы его удаления'

Мышьяк в природных водах и способы его удаления Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
456
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Мышьяк в природных водах и способы его удаления»

организационно-хозяйственном отношении, с указанием мероприятий по их дальнейшему благоустройству. Эти мероприятия надо увязать с хозяйственным планом колхоза и проводить в жизнь с таким расчетом, чтобы простейшие из них осуществлялись в короткие сроки, капитальные же, требующие значительных капиталовложений и серьезных организационных мер,— в течение ближайших лет. Вытекающие из санитарного обследования мероприятия должны согласовываться с правлением колхоза, а затем обсуждаться и утверждаться на общем собрании колхозников.

Необходимо помнить, что санитарное описание колхозного села — не самоцель, а средство для планомерной борьбы за дальнейшее улучшение санитарного состояния колхозного села и для проведения санитарно-просветительной работы на основе конкретного материала ^до каждому колхозу.

Широкое внедрение, мышьяка в народное хозяйство [инсектофун-гисиды, шпалопропитка (2) и др.] влечет за собой содержание значительного количества мышьяковых соединений и в некоторых сточных водах. Абсолютное удаление из них мышьяка технически вполне возможно, но встречает экономические затруднения. Между тем повышение содержания мышьяка в источниках водоснабжения сверх известных пределов может повлечь за собой отрицательные последствия.

В литературе описан ряд случаев возникновения местных заболеваний, связанных с возрастанием концентрации мышьяка в водоемах и источниках водоснабжения. В 1882 г. в городе Рейхенштейне (6) вследствие наличия мышьяка в питьевых водах возникла серьезная вспышка мышьяковых отравлений. А. Ауегга (3) описал болезнь Ауегга — хронический арсенезис, вызванный употреблением воды, содержащей от 0,3 до 1,0 мг/л мышьяка совместно с ванадием. Болезнь развивается медленно; симптомы ее появляются только через 5—6 лет, она часто переходит в мышьяковистый рак пли вызывает поражение сердца либо печени.

Особое место занимает эпидемия НиГГкгапкЬек (7), распространившаяся среди рыбаков Кенигсбергского залива, куда спускались сточные воды целлюлозной фабрики, получавшей серную кислоту из испанского колчедана с содержанием 0,3°/о мышьяка. Широкое распространение этой болезни и ее тяжелый характер заставили фабрику отказаться от применявшегося ею сырья и принять усиленные меры по очистке сточных вод с тем, чтобы содержание мышьяка в них не превышало 2 мг/л.

Имеются « другие указания на случаи мышьякового отравления, вызванные водой из колодцев в районах распространения арсеннта железа и мышьяковистых ключей (4).

Хотя, по имеющимся данным, отрицательное влияние мышьяка проявляется при хроническом употреблении воды с содержанием его выше 0,3 мг/л, различные авторы считают, что в питьевой воде не должно быть больше 0,2 мг/л АвгОз (1, 4). Таким образом, интерес к содержанию мышьяка в источниках водоснабжения, в особенности в районах развития химической промышленности и добычи мышьяка, является вполне обоснованным.

Нами было определено содержание мышьяка в ряде источников водоснабжения Московской области. Обследованию подвергались как подземные воды, так и открытые водоемы. Всего было сделано свыше 100 анализов.

С. ДРАЧЕВ и Ф. ГИНЗБУРГ (Москва)

Мышьяк в природных водах и способы его удаления

Определение мышьяка производилось по Зангер-Блэку восстановлением соединений мышьяка до мышьяковистого водорода. Для увеличения чувствительности метода брались пропитанные сулемой бумажки в виде кружков того же диаметра, что и трубки (4 мм). При накладывании на трубку кружок прикреплялся резинкой, и поэтому он плотно прилегал к стенкам трубки, а весь мышьяковистый водород сопри касался с кружком. Так как поверхность последнего меньше, чем реагирующая поверхность полоски, то реакция становится более чувствительной.

При изготовленной аналогичным образом шкале нижний предел чувствительности метода составлял 0,0002 мг Аб в определении, т. е. приблизительно в 5 раз выше, чем при пользовании полосками. Для определения брались различные количества воды — от 10 мл до в зависимости от предполагаемого содержания мышьяка.

При выпаривании 500—1 ООО мл до объема 5 мл выпадает большой осадок солей, в присутствии которого получается сильное вспенивание жидкости, поднимающейся в верхней части прибора. Для предотвращения вспенивания и выползания жидкости мы прибавляли 1—2 капли чистого вазелинового масла. При проверке дестиллирован-ной воды (было выпарено 2 л) и всех реактивов мышьяка не было обнаружено.

Помимо определения мышьяка во всех пробах, производились краткий химический санитарный анализ воды и бактериологические определения. Кроме того, по ряду объектов имеется санитарно-тех-ническое описание.

Для определения содержания мышьяка в артезианских водах брались скважины основных водоносных горизонтов Московской области: верхний, средний и нижний карбон с глубин от 50 до 213 м. Для скважин верхнего карбона, по указанию Л. С. Зиновьевой, проведено разделение на омфалотроховый и тегулифериновый подгори-зонты. Всего было сделано 12 определений мышьяка.

Сводка данных по содержанию мышьяка приведена в табл. 1, где полученные величины отнесены к определенным горизонтам и разбиты по содержанию мышьяка. В графе 1, куда входят показатели по скважинам всех трех горизонтов, незагрязненных и благополучных в отношении санитарно-технического оборудования, содержание мышьяка колеблется от 0,1 до 0,4 т/л. Меньше всего мышьяка оказалось в воде омфалотрохового горизонта — 0,1 ^л; во всех

Таблица 1. Содержание мышьяка в у/л в воде артезианских скважин

Водоносный горизонт X 2 3

место Аз место Аб место Ав

• Омфа-Верх- Л0ТР°-ний ховый бГ Тег,«- ферино-вый Средний кар" бон Нижний карбон М-ский завод, скважина №3 М-ский завод Поселок Сокол, Москва, Строченовские бани 0,1 0,2-0,4 0,2 0,3 М-ский завод, скважина №2 М-ский завод 0,7 0,9 0,8 1,2 М-ский завод М-ский завод 30 10 3,0

же остальных слоях содержание мышьяка колебалось в весьма узких пределах. В графе 3 приведены данные о наличии мышьяка в скважинах, имеющих явные признаки загрязнения: концентрации мышья-

ка в них в десятки и сотни раз выше, чем в незагрязненных скважи нах. В графе 2 сгруппированы данные о скважинах с промежуточным «»держанием мышьяка 0,7—1,2 у/л. В этой группе скважина № 2, относящаяся к верхнему карбону, имеет явные признаки загрязнения, о чем говорят данные химического анализа (весьма высокое содержание хлоридов — 107,6 мг/л, повышенная общая жесткость и другие признаки). Другая скважина этой группы по своему составу не отклоняется от обычного состава вод верхнего карбона и не имеет признаков бактериологического загрязнения, но вместе с тем взятые здесь пробы воды часто имели запах смазочных масел.

Таблица 2

Число колодцев Общая жесткость Содержание мышьяка в 7/л

4 27,5 0,0

8 22,4 0,0—0,4

2 16,0 0,5-0,9

5 13,9 1,0-1,5

Таблица 3. Содержание мышьяка в реках (в у на 1 л)

Незагрязнен- Загрязненные

Название рек ные участки участки

число число

ана- Да ана- Аз

лизов лизов

Сетунь .... 8 2,3

Яуза..... Москва .... — — 3 4,7

1 0,2 9 3,1

Лобня .... 1 0,3 6 0,9

Вохна ..... 1 0,3 4 0,6

Клязьма .... 1 0,2 4 43,9

Киржач .... 1 0,2 — —

Ока...... 1 0,2 1 0,8

Таким образом, в отношении исследованных нами артезианских вод подмосковной котловины содержание мышьяка выше 0,5 ч/л свойственно водам, имеющим' явное загрязнение или какие-либо признаки, отсутствующий в естественных подземных водах.

Содержание мышьяка в грунтовых водах колебалось от 0 до 1,6 у/л. Никакой строго закономерной связи между этими величинами и солевым составом или химическими показателями загрязнения не установлено (табл. 2). В общем отмечено, что, по средним данным, содержание мышьяка находится в обратной связи с концентрацией щелочно-земельных оснований.

Возможно, что здесь мы имеем чисто химическое осаждение. Для выявления закономерностей в колебании концентрации мышьяка следует данные анализа сопоставить с характером грунтов и гидрогеологической характеристикой грунтовых вод, но для этого у нас в настоящее время нет необходимых материалов.

Помимо показателей, приведенных в табл. 2 и касающихся колодцев обычного типа, имеется еще несколько данных в отношении грунтовых вод со специфическими свойствами. Так, в грунтовых водах ниже преципитатного цеха химического завода найдено 200 у/л мышьяка, а в овраге (также ниже этого цеха) 1 600 у/л. Кроме того, в одном колодце найдено 1 500 т/л. В данном случае мышьяк находился в количествах, превышающих допустимые нормы.

Наибольший интерес представляет содержание мышьяка в открытых водоемах, сильнее всего подверженных загрязнениям. Нами были проведены определения мышьяка в главных реках Московской области — Москва-реке, Оке, Клязьме и 5 их притоках. Для анализов была взята проба в пунктах как незагрязненных, так и заведомо загрязненных после спуска значительного количества хозяйствен-

но-фекалькых и промышленных стоков ниже больших населенных мест. Результаты определений приведены в табл. 3.

Содержание мышьяка в незагрязненных участках этих 5 рек составляло 0,2—0,3 7/л. В пределах загрязненных участков рек концентрации мышьяка, по данным 35 анализов, колебались от 0,6 до 150 у/л. В реке Клязьме ниже Щелкова было найдено даже 4 600 т/л (эта величина не включена в среднюю по реке Клязьме). Больше всего мышьяка оказалось в Клязьме, стоящей особняком среди всех других рек Московской области. Затем идут -в убывающем порядке реки Яуза, Москва, Сетунь. Примерно в том же порядке надо расположить названные реки и в отношении степени их загрязнения.

Источниками повышенного содержания мышьяка в речных водах являются как промышленные, так и хозяйственно-фекальные загрязнения, причем главную роль здесь играют промышленные стоки. Это следует из сопоставления спусков по Москва-реке и Клязьме. Последняя значительно меньше загрязняется хозяйственно-фекальными стоками, но по содержанию мышьяка, как мы видели, стоит на первом месте главным образом, повидимому, вследствие спуска в нее сточных вод завода инсектсгфунгисидов. В обогащении же мышьяком Москва-реки значительную роль могут играть хозяйственно-фекальные стоки.

По литературным данным, в суточной порции мочи человека содержится от 460 до 700 ч (Банг) мышьяка (последняя цифра относится к шведскому населению, в питании которого значительную роль играет морская рыба). Исходя из суточного выделения человеком с мочой 0,5 мг Аэ, мы получим для Москвы ежесуточно более 2 кг Аз. Дебит Москва-реки 30 м3 воды в секунду, или в сутки 2 600 000 м3. Деля 2 кг на последнюю величину, получаем концентрация© мышьяка более 0,8 т, выведенные же нами показатели содержания мышьяка в Москва-реке в . меженный период равнялись 0,6—1,2 т- Бассейн реки Клязьмы населен значительно менее, и из сопоставления содержания мышьяка в названных реках следует, что наибольшую роль в увеличении концентрации мышьяка играют здесь промышленные сточные воды.

Концентрация мышьяка в Клязьме в данное время на некоторых участках уже приближается к предельно допустимой норме, а местами даже превышает ее.

В чистых озерах, прудах и водохранилищах канала Москва — Волга содержание мышьяка составляло в среднем 0,3 ч (из 10 анализов) с колебаниями от 0,2 до 0,4 -¡/л. В воде Сенежского озера найдено было 1,2 -(/л мышьяка, что, возможно, связано со спусками в озеро стоков кожевенного завода. Повышенное количество мышьяка (1 -(/л) было найдено один раз в пробе из водохранилища (система канала Москва — Волга), взятой из проруби, используемой для водопоя скота и хозяйственных надобностей. Вообще же содержание мышьяка в водохранилищах составляло 0,2 т/л (5 проб) у поверхности и 0,4 т/л в придонных слоях (4 пробы). В воде собственно канала Москва — Волга в двух поверхностных пробах мышьяка вовсе не оказалось.

Вода Московского водопровода, по средним данным из 7 определений, содержала 0,2 ?/л мышьяка с колебаниями от 0,1 до 0,3 ч/л. Эти величины соответствуют концентрации мышьяка в источниках водоснабжения Московского водопровода. Таким образом, при обработке исходной воды не происходит ни ее обогащения, ни обеднения мышьяком, если он содержится в минимальных количествах.

Для определения судьбы минеральных мышьяковых соединений при обычных процессах обработки естественных вод на очистных сооружениях нами было проведено несколько опытов. Изучению подвергались влияние коагуляции глиноземом, влияние фильтрации через песчаные фильтры, значение времени контакта и действие мути на эффективность удаления мышьяка. Опыты проводились на водах, в которые искусственно вводилось от 0,05 до 1 мг мышьяка в виде мышьяковистокислого натрия. В опытах с коагуляцией применялся муттовский глинозем — обычный в современной водопроводной практике коагулянт. Испытание проводилось с разными дозами и повторялось для получения надежных результатов несколько раз.

Таблица 4. Удаление минерального мышьяка коагуляцией

Доза коагулянта в мг/л As в мг/л рН Щелочность в мг эквивалентах Остаток Аз в о/„

0 0,1 7,7 4,7

80 0,68 7,19 4,0 80

120 0,06 7,07 3,7 60

160 — — — _

200 0,05 6,91 3,16 50

300 0,04 6,57 2,29 40

В табл. 4 приведены средние цифры из 6—7 опытов с концентрацией мышьяка 0,1 мг при двухчасовых контактах. Мы видим, что эффективность удаления мышьяка возрастала с повышением дозы коагулянта. При обычных дозах его (80—120 мг) отстаивалось 80— 60% от данного количества мышьяка. Увеличение времени контакта до 24 часов повышало эффективность коагулянта (особенно в малых дозах) в отношении удаления мышьяка (табл. 5). Вероятно, это объясняется более полным оседанием коагулянта с адсорбированными частицами мышьяка. Нет оснований считать причиной увеличения поглощения мышьяка стадию медленного течения процесса адсорбции, наблюдавшуюся некоторыми авторами (7). Дальнейшее возрастание времени контакта не сопровождалось увеличением поглощения мышьяка; наоборот, при высоких дозах намечается даже рост содержания мышьяка в воде.

Таблица 5. Влияние времени контакта на удаление мышьяка (при содержании мышьяка 0,1 мг/л

Доза коагулянта в мг/л Контакт 2 часа As Контакт 20—24 часа Аз Контакт 48 часов и больше Аз Примечание

20 0,09 1 опыт

80 0,095 0,05 0,05 Среднее из 6 опытов

120 0,060 0,04 0,05 » » 6 »

160 — 0,02 * — 1 опыт

200 0,050 0,03 0,05 Среднее из 6 опытов

300 0,040 0,03 0,05 » » 3 »

Для определения влияния фильтрации через песчаный фильтр проведены в лабораторных условиях опыты с фильтрованием воды со скоростью 3—4 м/сек при содержании мышьяка 0,1 мг/л. В таких

3 Гигиена и здоовье, 7—8 ———

33

условиях отмечено снижение концентрации мышьяка, но сравнительно незначительное —10% (среднее из 3 опытов). Учитывая большую поглощаемость мышьяковистых соединений почвой, установленную нами в предыдущей работе (7), мы в дальнейших опытах вводили замутнение воды терригенной взвесью. Для ее изготовления 4 г почвы 'взбалтывались с 500 мл воды, смесь отстаивалась 24 часа, после чего суспензия сифонировалась и в ней определялись взвешенные вещества. В дальнейших опытах по расчету прибавлялся определенный объем суспензии. Добавление 1,75 мг/л мути в опыте с фильтрацией, аналогичном описанному выше, усилило поглощение мышьяка до 25% от исходного количества (по средним данным из 6 опытов).

Таблица 6. Коагуляция и фильтрация при содержании мышьяка 0,1 мг/л

Доза коагулянта в мг/л pH Мышьяк Остаток As в %

до фильтрации в мг/л после фильтрации в мг/л до фильтрации после фильтрации

0 7,75 0,1 0,075 75

40 7,46 0,1 0,02 100 20

80 7,25 0,08 0,009 80 9

120 — 0,065 0,009 65 9

200 0,065 0,005 .65 6

Результаты опытов по фильтрации коагулированной воды приведены в табл. 6. Из нее видно, что при совместном действии коагуляции и фильтрации даже невысокие дозы коагулянта значительно повышают эффект удаления мышьяка по сравнению с суммой воздействия коагуляции и фильтрации порознь. При обычной же дозе коагулянта вода очищалась от мышьяка на 91—94%. Повышение эффекта очистки следует отнести за счет задержки фильтром частиц взвеси, поглотившей мышьяк, но не успевшей осесть за 2 часа отстаивания. Добавка к исходной воде 1,75—3,50 мг мути еще более усиливала эффект совместного действия коагуляции и фильтрации (табл. 7), доводя его до 92—98% от исходного количества мышьяка.

Таблица 7. Коагуляция и фильтрация мутной воды при содержании

мышьяка 0,1 мг/л

Доза коагулянта в мг/л Количество мути в мг/л pH Щелочность в мг эквивалента Мышьяк Остаток в "/„

до фильтрации в мг/л после фильтрации в мг/л до фильтрации после фильтрации

0 1,75 7,46 3,20 0,1 0,09 90

80 1,75 7,12 2,65 0,05 0,008 50 8

120 1,75 — — 0,02 0,006 20 6

200 1,75 — — 0,01 0,004 10 4

300 1,75 ■— — 0,01 0,002 10 2

40 3,50 7,46 2,80 0,06 0,008 60 8

80 3,50 7,25 2,60 0,05 0,006 50 6

Выводы

1. В воде открытых водоемов Московской области чистые озера, пруды, водохранилища канала Москва — Волга, так же как и на незагрязненных участках рек, содержание мышьяка составляет в среднем 0,2—0,3 ч/л.

2. Загрязнение открытых водоемов хозяйственно-фекальными и в особенности промышленными стоками повышает содержание мышьяка в десятки и сотни раз. В воде реки Клязьмы, наименее благополучной в смысле мышьякового загрязнения, местами найдены количества его, превышающие общепринятую норму.

3. В артезианских водах подмосковной котловины, наиболее используемых для целей водоснабжения, содержание мышьяка в среднем! составляло 0,2 ч/л с небольшими колебаниями. Загрязнение подземных вод сопровождалось значительным возрастанием концентрации мышьяка. Все артезианские воды, содержащие выше 0,5 ч/л мышьяка, имели какие-либо признаки, не свойственные чистым арт-водам.

4. Содержание мышьяка в грунтовых водах обычно колебалось от 0 до 1,5 -¡/л, возрастая по мере повышения жесткости воды. В грунтовых водах вблизи химического завода концентрации мышьяка увеличились во много раз.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Обычные приемы обработки питьевой йоды — коагуляция и фильтрация через песчаные фильтры — понижают содержание мышьяковистых минеральных соединений. Наибольшее снижение их достигается при фильтровании коагулированной воды. Наличие мути (терригенная взвесь) способствует удалению мышьяка.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гольдшмидт В. М., Сборник статей по геохимии редких элементов, М,—Л., 1938 —2. A. Gordon, Chemical abstracts, v. XXXIII, No. 11, 1939.—3. A t i-lo А., ВТаГо, Journ. Am. W. W. As., v. XXX111, No. 11, 1939,- 4. Bartow E. a. O. Welgle, Ind. Eng. Chem., v. XXIV, p. 463, 1932.— 5. Fellenberg Th„ Biochem. Zeit., B. CCXVIII, S. 300, 1930.—6. К a h t e L„ Journ. Am. W. W. As., v. XXXI, No. 6, 1939.—7. ¿j) а.ч e в С. M., Журна.ГЩППШдной химии, т. VI, № 3, 1933.

. > \ Н. М. ТОМСОН (Москва)

Роль арки в аэрации внутриквартальной

территории

Из Центрального института коммунальной гигиены НКЗдрава СССР

В новых проектах планировки жилого квартала часто отмечается стремление к сплошной периметральной застройке при длине корпусов в 200, 400 и даже более метров. Для предотвращения однообразного впечатления от перспективы непрерывных стен при периметральной застройке стали применять арки высотой до 4 этажей и выше. Таким образом, арка является одним из общепринятых и мобильных приемов архитектурного оформления, служа вместе с тем проездом внутрь квартала и заменяя въездные ворота во двор.

С точки зрения аэрации внутриквартальной территории сплошную периметральную застройку нельзя признать целесообразной, так как она способствует застою воздуха и препятствует сквозному продуванию. С другой стороны, на магистралях с оживленным движением автотранспорта такая застройка защищает внутриквартальную тер'-

з* -

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.