CC BY
5
effective in the decontamination of sewage waters from animal-breeding complexes: they account for approximately 99?ó decrease in microbial and organic contamination, whereas the application of the microalgae, Bdeilovibrio bacterio-virus, a continuous sewage storage in ponds-tanks and the
yflKl626.32:«l5.277.4
*
Поиски путей, ограничивающих распространение канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), являются актуальной научной и народнохозяйственной проблемой. Применительно к сточным водам одним из возможных решений может стать разработка биологического направления их удаления. Теоретической предпосылкой этого подхода служит экспериментально доказанная возможность микробной деградации некоторых канцерогенных соединений (М. Н. По-глазова и соавт., 1972; Г. Е. Федосеева и соавт.; Огоепеиедеп и БЫр). Однако известно, что в природных условиях распад канцерогенных ПАУ происходит чрезвычайно медленно и микробный ценоз рассматривается лишь как один из возможных факторов воздействия. Установлено также, что при очистке сточных вод на городских биологических сооружениях деканцерогенизирующий эффект фактически достигается лишь сорбцией канцерогенов активным илом, поскольку в этих условиях способность ила к их биохимическому преобразованию выражена крайне слабо (К. П. Ершова и соавт.; Л. Н. Самойлович и соавт.; Ма1апеу и соавт.). Последнее снижает роль городских очистных сооружений в ограничении распространения канцерогенных ПАУ, одновременно подчеркивая сложность и биологического разрушения и необходимость дальнейших поисков в этом направлении.
Одним из мощных источников канцерогенных ПАУ являются сточные воды предприятий по термической переработке твердого топлива, в частности широко развитая в нашей стране коксохимическая промышленность (Н. Я. Янышева и соавт.). На подавляющем большиснстве предприятий этой отрасли используется новый тип биологической очистки — биохимическая (микробная) обработка концентрированных сточных вод без разбавления бытовыми стоками и добавления активного ила. В связи с актуальностью проблемы деканцерогенизация сточных вод данной категории и широким приме-нением их биохимической (микробной) очистки, целью настоящей работы явилось изучение возможностей этого пути биологического обезвреживания в освобождении сточных вод от наиболее распространенного и бластомогенно-активного ПАУ — бенз(а)пирена (БП).
use of foreign purification plants do not guarantee an adequate purification of heavily contaminated sewage. Decontamination soil method can be employed with the hydraulic load not exceeding 300 m3/ha, and nitrogen load 240 kg'ha'year.
Работа выполнена на биохимически очистных сооружениях крупного коксохимического предприятия страны и лабораторных моделях. В промышленных условиях преобразование БП изучали в главном узле очистных сооружений — биологическом бассейне объемом 880 м3 с нагрузкой промышленных вод 500—600 м3/сут, определяя БП в среднесуточных пробах, поступающих и очищенных стоков с учетом времени их пробега в сооружении. На лабораторных моделях изучали изолированное действие на БП микробного ценоза и аэрации как возможных факторов деканцерогенизирующего эффекта. Для этого моделировали близкие к натурным сооружениям условия, используя производственные сточные воды, микрофлору аэротенков, сохраняя температурные параметры процесса и принудительную аэрацию сточных вод.
Ввиду гигиенической значимости установления не только деканцерогенизирующего эффекта, но и путей его достижения мы проводили дифференцированное определение БП в смолистых взвешенных веществах, мелкодисперсной фазе (преимущественно микробной биомассе) неточной воде, свободной от взвешенных примесей. Взвешенные смолистые (эфироэкстрагируемые) соединения отделяли центрифугированием при 500 об/мин и измеряли их количество весовым методом (В. Е. Привалов и соавт.). Мелкодисперсную фракцию осаждали раствором сульфата алюминия и после 24 ч отстаивания на холоде центрифугировали при 6000 об/мин. Из сточных вод и взвешенных фракций БП экстрагировали бензолом и определяли спектрально-люминесцентным методом с использованием эффекта Шпольского (П. А. Короткое и соавт.). Результаты промышленных и лабораторных исследований обработаны статистически (И. П. Ашмарин и А. А. Воробьев).
Изучение натурных сооружений показало, что, несмотря на предварительную водоподготовку в усреднителях, смоло- и маслоотстойниках, в поступающих в биологические бассейны сточных водах сохраняется высокая загрязненность БП. Очистка в аэротенках обусловливала статистически достоверное (/=2,99, Я<0,05) их освобождение от этого канцерогенного ПАУ. Из табл. 1 видно, что эффект деканцерогенизации в этих сис-
— 27 —
Е. М. Юровская
О ХАРАКТЕРЕ ПРОЦЕССОВ ДЕКАНЦЕРОГЕНИЗАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД КОКСОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ НА БИОХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Таблица 1
Содержание БП в производственных сточных водах коксохимического предприятия до и после очистки в аэротенке (средние данные)
Колнчество
к БП. % снижения
я а мкг/1 00 мл
§ Объект исследования X н и X я 2" н • и X о га
а X Л и V о о 4> ч V К V 11* ° ?с- О О X О =
4> е* о ч 8х X X н§ = о * = Н Я X С ~ —
1-й Производственная сточ- 14,02 6,82 51,36 _
2-й ная вода 28,84 2,75 90,47 —
3-й 68,50 2,88 95,8 —
4-й 40,17 8,05 79,97 —
5-й 41,53 16,81 59,53
Среднее . . . 38,61 7,46 80,68 —
1-й Смолистые взвешенные 9,86 5,06 56,4 48,7
2-й соединения 28,33 1,23 99,0 95,66
3-й 64,50 2,5 94,3 96,13
4-й 39,66 7,48 99,5 81,14
5-й 39,20 16,20 92,75 58,68
Среднее ... 36,31 6,49 93,9 82,13
1-й Сточная вода без взве- 4,15 0,44 43,59 89,4
2-й шенных веществ 0,51 0,23 1.0 54,9
3-й 3,99 0,24 5,7 93,9
4-й 0,51 0,35 0,49 31,38
5-й 2,32 0,57 7,25 75,34
Сред нее ... 2,29 0,36 6,08 84,02
темах в среднем достигал 80,7%, а в отдельные периоды возрастал до 95,8%. Результаты сопоставления полученных данных с литературными (3. П. Федоренко) позволили прийти к заключению, что в деканцерогенизации сточных вод ведущая роль принадлежит аэротенкам, обеспечивающим практически равный эффект удаления БП сравнительно с достигаемым полной системой биохимических очистных сооружений. Таким образом, впервые установлен высокий деканцерогенизирую-щий эффект аэротенков биохимических очистных сооружений предприятий коксохимической промышленности.
Характерной особенностью сточных вод коксохимического производства является чрезвычайно неравномерное распределение в них БП. Основной носитель этого канцерогена — смолистые вещества, сосредоточивающие в среднем до 94 %, а максимально — до 98% содержащегося в стоках БП.
Из табл. 1 видно, что очистка в аэротенке способствовала эффективному статистически достоверному (¿=2,87, Р<0,05) устранению БП смолистых соединений со снижением их содержания в среднем на 82% при минимуме 48,7% и максимуме 96%. Необходимо подчеркнуть, что в общем снижении
Таблица 2
Содержание взвешенных смолистых (эфироэкстрагируемых) веществ в сточных водах коксохимического производства до и после очистки в аэротенке (средние данные)
День наблюдения
Количество смолистых взвешенных соединениЛ, мг/л
1-Й 2-й
3-й
4-й
5-й
— Среднее
630 578 736 «02 586
666,4
и
85
276 200 158 272 325
246,2
Удельное содержание БП п смолистоП фракции, мкг
56,2
65.4
78.5 66,0 44,5
63,0
0,156
0,49
0,87
0,49
0,67
и н
т и % =
О у С О
0,18 0,06 0,15 0,27 0,49
0 87,7
82.7 44,9
26.8
0,54
0,26
51,8
уровня БП количество, преобразуемое в смолистой фракции, составило в среднем 94% (максимально 99,5%). Эти данные позволили заключить, что достигаемый в изученных биологических сооружениях высокий эффект деканцерогенизации практически полностью обусловлен снижением концентрации БП в смолистых соединениях.
Незначительное количество БП (около 6%) содержалось в водах этого типа в растворенной форме в постоянно присутствующих в них органических примесях — бензоле, ацетоне, растворенных смолах и маслах. В аэротенках происходило также статистически достоверное (<=2,41, Р<0,05) освобождение сточных вод и от этой формы БП. Как видно из табл. 1, снижение количества растворенного БП составило в среднем 84%, а в отдельные дни достигало 89,4—93,4%. Однако в общем эффекте деканцерогенизации доля удаляемого растворенного БП не превышала в среднем нескольких процентов, что еще раз подчеркивало первостепенную значимость освобождения от связанного со смолами канцерогена.
Из табл. 2 видно, что в биологических бассейнах постоянно наблюдалось статистически достоверное (1=7,06, Р<0,01) снижение концентрации взвешенных смолистых (эфироэкстрагируемых) соединений, достигающее в среднем 63% при минимуме 56% и максимуме 78%. Естественно было предположить, что освобождение от смол обусловливает и удаление связанного с ними БП. Подтверждением этому служат данные табл. 1 и 2, показывающие прямую зависимость глубины деканцерогенизирую-щего эффекта от степени освобождения сточных вод от смолистых соединений. Корреляция этих показателей установлена также К. П. Ершовой и соавт. при биологической очистке городских сточных вод. Опыт изучения биохимических очистных сооружений коксохимических предприятий позволяет заключить, что обессмоливанию сточных вод
Таблица 3
Биохимическая деструкция БП в промышленных сточных водах коксохимического производства
Содержание БП. мкг/50 мл
Серия Время опыта я центрифугате в осадке общее в пробе % снижения п пробе t
II
III
IV
Тотчас 2-е сутки 6-е сутки Тотчас 6-е сутки Тотчас 5-е сутки
Тотчас 6-е сутки
Опыт (с биоценозом)
0,032+0,012 2,43+0,12 2,46+0,12
0,035+0,023 0,308+0,147 0,34+0,22 86,2 8,46
0,024 +0,014 0,098+0,096 0,123+0,094 95,0 15,34
0,066+0,05 1,836+0,405 1,903+0,362
0,026+0,004 0,052+0,015 0,078+0,009 96,0 5,04
0,036+0,017 0,51 + 0,368 0,549 +0,129
0,12±0,065 0,012+0,004 0,133+0,055 76,0 2,97
0,233 + 0,01 0,313±0,203
Контроль (без биоценоза)
1,306+0,49 1,126+0,401
1,539+0,454 1,439+0,552
6.5
способствуют в первую очередь интенсивно выраженные в аэротенках процессы седиментации и флотации. Именно они обусловливают накопление значительных количеств смолистых осадков на дне и боковых поверхностях емкостей и постоянное насыщение смолистыми взвесями образующейся пены. Не исключена и возможность биохимического преобразования смолистых веществ. Так, в лабораторных моделях после контакта промышленных вод с биоценозом из аэротенка нам не удавалось центрифугирование взвешенных смол в связи с резким изменением их физического состояния. Возможность микробной деградации смолистых if* соединений подтверждают и данные Е. И. Квас-никова и соавт. Таким образом, на основании полученных данных мы полагаем, что одним из существенных факторов деканцерогенизации в биологических бассейнах является происходящее в них значительное освобождение сточных вод от смолистых взвешенных веществ — основных носителей БП.
Но особенно важным следует считать разрушение БП в изученной категории промышленных вод. Об этом свидетельствуют данные табл. 1 и 2, показывающие постоянное и значительное превышение деканцерогенизирующего эффекта сравнительно с глубиной обессмоливания сточных вод. Кроме того, при непосредственном исследовании смолистых осадков из очищенных сточных вод статистически подтверждено (/=2,16, Р<0,05) снижение в них сравнительно с сырыми стоками удельного содержания БП в среднем на 52% и максимально на 88% (см. табл. 2).
По данным О. Л. Данецкой, аэрация играет значительную роль в деканцерогенизации смолистых ^ соединений, способствуя их освобождению от канцерогенных ПАУ в пределах 50%. Можно было предположить ее значение и в деструкции БП в условиях интенсивной аэрации сточных вод в биологических сооружениях. Однако, моделируя в лабораторных условиях круглосуточную принудитель-
ную аэрацию производственных сточных вод, мы не выявили изменения количества БП. Аэрация лишь способствовала незначительному (в пределах 10%) перераспределению канцерогена, связанного со смолами, в растворенную форму без изменения абсолютного содержания в сточных водах. Эти данные позволили нам исключить аэрацию из числа возможных факторов преобразования БП в биологических сооружениях, сохранив ее значение в некоторой интенсификации процесса его растворения.
В то же время, как это видно из данных табл. 3, в лабораторных моделях с биоценозом из промышленных сооружений происходило глубокое, на уровне 70—96%, статистически достоверное освобождение производственных сточных вод от БП. Поскольку в этих опытах исключалось влияние на удаление БП факторов аэрации, седиментации и флотации, наблюдаемый деканцерогенизирующий эффект был полностью отнесен к биохимической деструкции БП испытанным микробным ценозом. Следует также указать, что в лабораторных моделях с микробным ценозом, как и в промышленных сооружениях, происходило разрушение связанного со смолами и растворенного БП, причем аналогично промышленным испытаниям достигаемый эффект деканцерогенизации преимущественно обусловливался деструкцией БП смолистых соединений с уменьшением концентрации его в этой фракции на 96—97% (см. табл. 3). Биохимический распад растворенного БП был не менее постоянен, но слабее выражен, что связано с его минимальным (почти в 30 раз меньшим, чем в натурных сооружениях) содержанием. Правомерность последнего подтверждают данные литературы (М. Н. Погла-зова и соавт., 1968) и результаты наших наблюдений, свидетельствующие о снижении деканцерогенизирующего эффекта при низких концентрациях растворенного БП в сточных водах промышленных сооружений. Таким образом, установленная экспериментально активная деструкция БП микробным ценозом из промышленных аэротенков
и аналогичный натурным сооружениям характер этого процесса позволяют признать биохимический метаболизм основным фактором истинного разрушения БП в промышленных сточных водах коксохимических предприятий.
В связи с неполным удалением БП из биологических бассейнов, в гигиеническом аспекте имеет значение характер распределения его остаточных количеств в очищенных стоках для выявления возможных путей повышения эффекта деканцерогенизации. При анализе материалов промышленного изучения установлено, что минимальное (примерно до 8%) количество БП сохраняется в мелкодисперсной фазе взвешенных веществ (преимущественно микробной биомассе), канцерогенная опасность которой сводится к минимуму в связи с последующим ее отделением во вторичном отстойнике. В растворенном состоянии остается около 5%. или 0,2—0,6 мкг/100 мл, что практически на 100% ниже загрязненности неочищенных производственных сточных вод. Основное же количество (более 80%) остаточного БП связано со смолистыми взвешенными веществами, что подтверждает необходимость предварительного глубокого обеспечения стоков для повышения эффективности их последующей деканцерогенизации в биологических сооружениях.
Выводы. 1. Впервые на примере концентрированных производственных сточных вод коксохимических предприятий показана перспективность разработки биологических приемов снижения канцерогенной опасности промышленных выбросов.
2. Биохимическая (микробная) очистка обеспечивает высокий эффект освобождения указанной категории сточных вод от наиболее бластомогенного ПАУ — БП. В системе биохимических очистных сооружений основная роль в достижении этого эффекта принадлежит биологическим бассейнам.
3. Деканцерогенизацня сточных вод в биологических сооружениях этого типа представляет собой сложный многофакторный процесс физической, химической и биологической природы. Биохимические процессы (микробный метаболизм) обусловливают основной гигиенически значимый эффект — истинное разрушение БП. Физико-химические процессы (седиментация, флотация, сорбция, аэрация) при-
водят к снижению количества БП за счет удаления основных его носителей — взвешенных смолистых соединений.
4. Снижение канцерогенной опасности очищенных сточных вод гарантируют минимальные остаточные количества растворенного и сорбированного микробным осадком БП и дальнейшее совершенствование водоподготовки производственных сточных вод путем их глубокого обессмолива-ния.
Литература. Ашмарин И. П., Воробьев А. А. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л., 1962.
Данецкая О. Л. Экспериментальные обоснования деканцерогенизации канцерогенных продуктов промышленности. Л., 1971.
Ершова К■ П., Нефедов Ю. И., Канунникова Л. С. и др. — Гиг. и сан., 1974, № 2. с. 102—103.
Квасникова Е. И., Клюшникова Т. М., Куберская С. Л. и др. — Микробиол. ж., 1982, т. 44. № 2, с. 75—77.
Короткое П. А., Сержантова H. Н., Тимофеева Б. П.— Гиг. и сан., 1963, We 5, с. 40—49.
Поглаэова M. Н., Хесина А. Я-, Федосеева Г. Е. и др. — Докл. АН СССР, 1972, т. 204, № I.e. 222—225.
Поглазов М. И., Федосеева Г. £., Хесина А. Я■ и др. — Там же. 1968, т. 179, № 6, с. 1460—1462.
Привалов В. Е., Хлопкова Л. И., Папков Г. И. Анализ сточных вод коксохимических заводов. М., 1976.
Самойлович Л. Н., Трубников В. 3., Мациева Э. М. и др. — Гиг. и сан., 1975, № 10, с. 98—99.
Федоренко 3. П. - Там же, 1964, № 6, с. 17 -19.
Федосеева Г. £., Хесина А. Я -, Поглаэова M. H. и др. — Докл. АН СССР, 1968, т. 183, № 1. с. 208—211.
Янышева И. Я-, Костовецкий Я■ И., Черниченко И. А. — Вод. ресурсы, 1977, № 3, с. 124—126.
Groenewegen D., Stolp H. — Zbl. Bakt. I Abt. Orig. В., 1976, Bd 162, S. 225—232.
Malaneu G. W., Lutin P. A., Gibulka Y. Y. et al. — J. Water Pollut. Control. Fed., 1967, v. 39, p. 2020—2029.
Поступила 04.08.82
Summary. The key role of aerotanks used in biochemical purification plants for removing benzoia)pyrene (BP) from sewage waters of chemical coke industries has been demonstrated both in industrial conditions and on laboratory models. The studies revealed a multifactoral nature of decarcinogenicity processes occurring at such installations. the primary role of microbial aerotank cenosis in the biochemical destruction of BP and the importance of physico-chemical processes in removing resinous carcinogens. Biochemical (microbial) purification was found to be a reliable way of reducing cancerogenic hazards of coke sewage.
УДК 616.285.7.015.4.07
Л. М. Сасинович, Т. Н. Паныиина, С. С. Светлый
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЕСТИЦИДОВ И ИХ СМЕСЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
ВНИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимерных и пластических масс Минздрава СССР, Киев
Возрастающий объем производства и применения лью выяснения их потенциальной опасности и пестицидов делает актуальным вопрос об ускорен- предупреждения неблагоприятного денствия на здо-ной токсикологической оценке новых веществ сце- ровье человека. Установление связи между струк-
