CC BY
7
УДК 614.445 : 576.858-084.48 : 678.7
ОЧИСТКА ВОДЬ!, ЗАРАЖЕННОЙ ВИРУСАМИ, С ПОМОЩЬЮ ИОНООБМЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ
Канд. мед. наук Е. В. Штанников
Военно-медицинская ордена Ленина академия им. С. М. Кирова, Ленинград
Иониты весьма эффективно способствуют удалению из воды бактерий и некоторых биологических ядов (токсин ботулинуса). Это дает основание выяснить возможность обезвреживания воды с помощью иони-тов и от вирусов.
Кишечные вирусы длительно выживают в воде. Е. Н. Левкович показал, что вирус полиомиелита сохраняется в сточных водах несколько месяцев, а в водопроводной воде не менее 118 дней. По данным Kling,
вирус полиомиелита в дистиллированной воде, которую держали в темноте, сохранял жизнеспособность 100 дней.
Вирусы Коксаки, Тейлера и инфекционного гепатита также устойчивы в воде (Clarke; Kelly).
Физико-химические свойства вирусных комплексов (величина частиц, характер их электрического заряда) в значительной мере определяют активность их взаимодействия с теми или иными сорбционными материалами (ионообменные смолы, активированные угли). Известно, что на поверхности вирусной частицы фиксированы карбоксильные группы и аминогруппы, а возможно, и некоторые другие комплексы (сульф-гидрильные, феноловые), способные в определенных условиях ионизироваться как кислоты или основания. Эти особенности позволили некоторым исследователям (Lalli) прийти к выводу, что вирусы и токсины могут фиксироваться активными группами смол. По их мнению, в этом процессе большую роль играет основность (для анионита) или кислотность (для катионита) смолы.
Иониты способны значительно изменять активную реакцию обрабатываемой воды. Так, при обработке высокоминерализованных вод образуется фильтрат не только высокой (рН 1,0—2,0) кислотности (Н-катио-нирование), но и значительной щелочности (рН 13,0—14,0), обладающий эффективным бактерицидным и даже детоксикационным действием. Естественно, что в связи с этим возникает также вопрос об использовании этого фактора для инактивации вирусов.
Стабильность вирусов к рН освещена в литературе достаточно полно. Theiler и Gard установили 2 оптимума устойчивости вируса полиомиелита: один близкий к рН 8,0, а другой — рН 3,3. При рН менее 3,0 скорость инактивации быстро увеличивалась, однако даже после нескольких часов при рН 1,5 выявлялась остаточная активность. Особенно велико разрушение вируса в резко щелочной среде. Так, Leyon показал, что при рН 8,0—10,0 инактивация невелика, однако при боль-
щей щелочности (рН 12,0) она значительно увеличивается.
Другие представители группы энтеровирусов — аденовирусы (В. М. Жданов и др.) — также сохраняются длительное время (Р. С. Дрейзин; О. В. Бароян), но по стабильности к рН отличаются меньшей, нежели у вируса полиомиелита, устойчивостью. Ginsberg и соавторы, Rowe показали, что аденовирусы относительно устойчивы при рН 6,0—9,0, но снижают свой титр при рН 1,5—3,0 и полностью разрушаются при рН 11,0.
Очевидно, кишечные вирусы обладают достаточно высокой устойчивостью как к низким, так и высоким рН при длительном контакте. Вместе с тем в условиях крайних значений рН (особенно в щелочной среде)
их стабильность значительно уменьшается.
Литература по использованию ионитов для удаления вирусов из воды представлена сравнительно невелика; преимущественно это работы зарубежных авторов, выполненные главным образом в вирусологическом плане. Muller использовал для сорбции некоторых вирусов (японский энцефалит, лошадиный энцефаломиелит и вирус бешенства) катионит ХЕ-64 (величина частиц 0,09—0,06 мм). Почти во всех экспериментах, как правило, имела место сорбция смолой этих вирусов, что приводило к снижению инфицирующего титра. Аналогичные исследования провел Grippo, используя для очистки преимущественно сильноосновные аниониты (Amberlite ХЕ-56, ХЕ-75 и ХЕ-67). Наибольшую эффективность сорбции вируса полиомиелита (штамм Lansing) и вируса Тейлера показала смола ХЕ-67. Grippo удалось также с помощью сильнокислотного (Amberlite IR-120) и слабокислотного (IRC-50) катионита сорбировать вирус полиомиелита (штамм Лансинга) и достигнуть таким образом 42—47-кратного увеличения специфической активности.
Для изучения способности ионитов освобождать воду от вирусов мы использовали катионит КУ-2 и анионит АВ-17, а в качестве модели вирус энцефаломиелита мышей (Poliovirus mûris) Тейлера. Этот вирус
оказался превосходной экспериментальной моделью; данные исследований, полученные с его помощью, вполне применимы и к другим представителям той же группы. Частицы вируса невелики и близки по размеру к вирусу полиомиелита человека (9—12 мк).
Вирус использовали в очищенном виде, т. е. освобожденным от балластных органических веществ. Обработку мозговой эмульсии, содержащей вирус, производили по общепринятой вирусологической методике (В. И. Ильенко). Титрование антигена, полученного по этому способу, показало, что минимальная смертельная доза вируса для мышей, зараженных внутримозговым способом, равнялась 1:4-104. Степень очистки воды, обработанной сорбентами, мы устанавливали в опытах на белых мышах, инфицированных интрацеребрально исследуемой пробой жидкости (0,03 мл), разведенной предварительно физиологическим растворохм. Животных контрольной группы заражали таким же путем пробой исходной зараженной воды, не обработанной никакими средствами и также соответственно разведенной физиологическим раствором.
Выживаемость животных служила показателем степени инактивации вируса смолой и, наоборот, их гибель указывала на присутствие этого агента в фильтрате. В исследованиях было использовано более 1600 мышей.
Для установления связи между характером структуры (пористость) ионита и степенью сорбции вируса проводили опыты с различными смолами: анионитом АВ-17, синтезированным с 2, 6 и 16% дивинилбензола, и катионитом КУ-2 с 4, 8 и 20% этого вещества. Для получения сравнимых результатов в опытах были использованы одинаковые количества тех или иных полимеров (по 15 г каждого), помещенных в стеклянные трубки-фильтры.
Первые опыты имели целью изучить возможность сорбции вируса из дистиллированной воды, т. е. в условиях, исключающих какое-либо влияние на сорбцию ее ионного состава (табл. 1). Эти эксперименты не выявили существенной сорбционной способности у плотно «сшитых» смол (синтезированных с помощью большого количества дивинилбензола — 16% ДВБ). Вместе с тем у высокопористых ионитов наблюдалась известная способность сорбировать вирус. Этим свойством обладают КУ-2 и АВ-17, приготовленные с 2 и 6% сшивающего компонента.
Для выяснения влияния диспергированности сорбента на его способность поглощать вирус были поставлены опыты (табл. 2) с ионита-ми, имеющими известный гранулометрический состав (80 и 250 мк), что по сравнению с величиной частиц в предыдущих исследованиях (0,5—0,6 мм) значительно меньше. Выяснилось, что измельченность по-
лимера оказывает влияние на увеличение эффективности сорбции этого
вируса у АВ-17 (величина частиц с предыдущими исследованиями, пробой обработанной воды (разве-(50—70%) не заболевали и не по-
патогенного агента. Так, сорбция 80 мк) повысилась по сравнению В этих опытах мыши, зараженные дение 1:4- Ю4), преимущественно гибали.
Исследование сорбционной активности полимеров к вирусам требовалось дополнить изучением обезвреживания этого патогенного агента в условиях обессоливания высокоминерализованных вод. Необходимость таких экспериментов была очевидна из литературных данных о возможности инактивации вирусов в среде, имеющей крайние значения рН.
Предварительные эксперименты преследовали цель выяснить устойчивость вируса Тейлера в кислой и щелочной среде (табл. 3). Для этого
Таблица 1
Сорбция ьирvea из дистиллированной воды анионитом АВ-17 (ОН-форма, величина гранул 0,5—0,6 мм)
Число подопытных и погибших мышей
Разведение 2% диви- нилбензо- ла 6% диви-нилбензола 16% диви-нилбензо-ла
1:5.10е 1:104 1:2-104 1:4.104 10/91 10/10 10/9 10/8 1 10/10 10/10 10/8 о о о о о о о о
Таблица 2
Влияние структуры анионита АВ-17 (ОН-форма) и степени его диспергированности на сорбцию вируса
из воды
9 Здесь и далее (в том числе и на других таблицах) в числителе—мши,
в знаменателе—по-мыши с пар^ичом
Разведение 2% дивч ннл-бензола 16% дивинил-бен зола
250 мк 80 мк 250 мк 80 мк
1:5-103 10/9 10/7 10/9 10/9
1:10 х 10/7 10/5 10/10 10/5
1:2 -104 10/7 10/4 10/6 10/6
1:4-104 10/6 • 10/3 10/6 10/5
взятые для опыта; гиб-иие мыши или задних конечностей
в заранее приготовленные растворы НС1 и ЫаОН с известной величиной рН вносили определенное количество вируссодержащей жидкости. По истечении времени контакта вируса с раствором производили его нейтрализацию. Опыты показали высокую способность вируса сохранять свои патогенные свойства, что хорошо согласуется с литературными данными (ТЬеНег и соавторы). Оказалось, что вирус не разрушается в течение 10—30 мин.; спустя 1 час наблюдалось только некоторое снижение его инфицирующей способности. Несколько большей инактивации вируса можно добиться при 2-часовом контакте. В этом случае погибало не 95% мышей, а несколько меньше (85%).
Судя по литературным данным, в щелочной среде следовало ожидать большей эффективности инактивации вируса, нежели в кислой. Как мы выяснили (см. табл. 3), в условиях резко щелочной среды (например, при обработке соленой воды ионитами) разрушение вируса протекает особенно энергично. Так, заражение животных вируссодержащей жидкостью, подвергшейся действию щелочной среды в течение 30 мин.,
сопровождалось отсутствием у 90% мышей каких-либо клинических
признаков заболевания. Любопытно, что даже фильтрат от концентрированной вируссодержащей жидкости (1:5 - 103) "весьма слабо действовал на животных. Это свидетельствует об инактивации значительной части вируса. Увеличение времени контакта до 1 часа еще больше повышает инактивирующую способность этой среды. Поэтому не только разведенные, но и концентрированные растворы (1 : 104) не вызывали гибели мышей. Исследования на возможное присутствие в организме выжив-
ших животных сублетальных доз остаточного вируса дали отрицательные результаты.
Опыты по изучению стабильности вируса к различным рН нуждались в экспериментальной проверке в условиях опреснения воды иони-тами. Для этого мы использовали сильнокислотный катионит КУ-2 и сильноосновный анионит АВ-17, т. е. сорбенты, способные активно изменять рН растворов. Были приготовлены воды 2 классов: хлоридная и
сульфатная (в одном
Таблица 3
Устойчивость вируса в среде с различным рН
• Инактивация вируса в кислой среде (рН 1.0) Инактивация вируса в щелочной среде (рН 13.0)
Разведение время контакта (в мин.)
10 30 30 120 30 60
1:5-103 1:104 1:2-10* 1:4-ю4 10/10 10/10 10/10 10/10 10/10 10; 10 10/10 10/10 10/10 10/10 10/8 10/8 ю/ю 10/8 10/10 10/6 10/2 10/2 10/0 10/0 10/2 10/0 10/0 10/0
Таблица 4
Инактивация вируса в условиях опреснения высокоминерализованной воды
(в эксперименте)
лизация
случае с преимущественным содержанием хлоридов, а в другом — сульфатов). Общая минерализация вод составляла 5—10 г/л.
При деминерализации воды по схеме Н-ка-тионит+ОН-анионит наблюдалось значительное понижение величины рН после Н-катионирования: в одном случае (минерализация 5 г/л) рН 1,0— 1,2, а в другом (минера-10 г/л) рН 0,7—1,0. Не-
Разведение
По схеме I . Посхеме КУ-2+АВ-17 АВ-17-ЬКУ-2 (Н—ОН-форма)| ^ —Н-форма)
минерализация воды (в г/л)
1 * 5 10 7 10
1:5.10» 10/9 10/10 10/2 10/0
1:10"* 10/10 10/9 10/1 10/0
1:2-10* 10/9 10/8 10/0 10/0
1-.4-104 10/9 10/8 10/0 10/0
смотря на это, в экспериментах не удалось существенно инактивиро-вать вирус (табл. 4). Однако при трактовке полученных результатов следует учитывать и то немаловаж-. ное обстоятельство, что в условиях лабораторной установки контакт вируса с агрессизной средой (кислая или щелочная) очень невелик (6—8 мин.). По понятным причинам его инактивация в течение короткого времени заметно не наступала. Вместе с тем в условиях промышленной опреснительной
• установки время контакта значительно увеличивается, что, естественно, создает благоприятные предпосылки для эффективного обезвреживания воды.
#
Изучение инактивации вируса при деминерализации воды по схеме
АВ-17 (ОН-форма)+КУ-2 (Н-форма), обусловливающей образование в начале фильтроцикла фильтрата с высокой щелочностью (рН 12,1 — 13,0), показало, что вирулицидное действие его наблюдается, когда контакт патогенного агента с щелочной средой продолжается 25—30 мин. (см. табл. 4). При опреснении воды с минерализацией 10 г/л, сопровождающейся особенно высокой щелочностью фильтрата (рН 13,0), происходит полная инактивация вируса. При обработке воды меньшей минерализации (7 г/л) также отмечается достаточно эффективное обезвреживание.
Выводы
1. Ионообменные полимеры способны обезвреживать воду, содержащую вирусы (штамм Тейлера). Механизм инактивирующего действия
объясняется комбинированным влиянием сорбции, а также денатури-
рующим действием агрессивных сред (преимущественно щелочной). Оба процесса взаимодействия вирусов со смолами не являются взаимоисключающими, а наоборот, протекают параллельно и дополняют друг друга.
2. Характер сорбционного взаимодействия вирусов и бактерий с полимерами нетождествен: взаимодействие микробов со смолами подчиняется в известной мере законам электростатического притяжения и определяется свойством функциональных групп ионитов и зарядом клетки.
Во взаимодействии вирусов и сорбентов, напротив, этих закономерностей не установлено.
3. Физико-химическая структура сорбента (степень сшитости), играющая большую роль в удалении бактерий, не оказывает существенного влияния на сорбцию вируса. Диспергированность полимера повышает его сорбционную активность к вирусу вследствие увеличения активной поверхности смолы.
4. Опреснение воды ионитами по схеме АВ-17 -f- КУ-2, обусловливающей образование вирулицидного щелочного фильтрата, позволяет особенно эффективно обезвреживать воду от патогенного агента.
ЛИТЕРАТУРА
Б а р о я н О. В. Очерки по мировому распространению важнейших заразных болезней человека. М., 1962.—Д р е й з и н Р. С., Жданов В. М. Аденовирусные инфекции. М., 1962.—Жданов В. М. и др. Вопр. вирусол., 1958, № 2, стр. 67.— Ильенко В. И. Ж- микробиол., 1952, № 10, стр. 52.—Левкович Е. Н. Здравоохр. Казахстана, 1955, № 11—12, стр. 37.—С 1 а г k е N. A. et al., J. Am. Water Works Ass., 1959, v. 51, p. 1299.—Grippo G. A., J. Lab. clin. Med., 1952, v. 39, p. 970.—К e 1 1 у S., J. Water Pollution Control. Fed., 1960, v. 32, p. 1269.—L a 1 1 i G., Minerva med., 1954, v. 1, p. 1372.—Ley on H., Exp. Cell. Res., 1951, v. 1, p. 207.—M u 1 1 e г R., Rose H., Proc. Soc. exp. Biol. N. J. 1952, v. 80, p. 27.—R о w e W. P. et al., Am. J. Hyg, 1955, v. 61, p. 197.—The i l.e г M., Gard S., J. exp. Med., 1940, v. 72, p. 49.
УДК 613.632.4 : 548.16] : 669.1
PURIFICATION OF VIRUS CONTAMINATED WATER BY MEANS
OF ION-EXCHANGE POLYMERS
E. V. Shtannikov
• •
. f # s -
■
The author presents experimental data on the purification of virus contaminated water by means of ionites and notes, that the virus inactivation is attained in the course of water-freshening with ionites according to the scheme, whereby an alkaline filtrate is obtained.
#
УДК 613.632.4 : 546.16] : 669. 1
БАЛАНС ФТОРА ПРИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
АЛЮМИНИЯ И ЕГО ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
• • ; # л ♦
Проф. С. В. Миллер, канд. мед. наук П. Г. Симахина, канд. техн. наук Н. М. Горланова, Е. В. Готлиб, А. В. Чеснокова, П. С. Старков
Свердловский научно-исследовательский институт гигиены труда и профпатологии
и кафедра общей гигиены Свердловского медицинского института
В процессе электролитического производства алюминия расходуется много солей фтора, часть которых вместе с другими вредными веществами (окисью углерода, смолистыми возгонами пека, пылью) попадает в воздушную среду и создает неблагоприятные условия труда. Для разработки технологических мер по уменьшению потерь фтора, проектирования вентиляционных устройств от электролизеров и общего воз-
3 Гигиена и санитария, № 11
33
