CC BY
27
УДК 502.521:504.5:661.85
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОМ БЕЗОПАСНОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ-БАКТЕРИЦИДОВ, ПОСТУПАЮЩИХ В ПОЧВУ С ПОЛИВНОЙ ВОДОИ
© 2008 г. Т.И. Дрововозова
While irrigating garden plots with drinking water subjected to chemical biocide treatment with bactericide ions, specific gravity of Ag+ ions in soils is 1, 57 mg/kg and Cu2+ ions— 66, 4 mg/kg. The analysis of agroecological characteristic of soils in gross content of copper in Rostov region indicated the necessity of applying this microelement into the soil.
В сельской местности одним из основных потребителей питьевой воды является население, которое расходует ее на хозяйственно-питьевые нужды, содержание скота и птицы, а также на выращивание на приусадебном участке овощных культур, плодовых деревьев и кустарников, требующих регулярного полива. Очевидно, что на полив таких приусадебных участков будет использоваться питьевая вода, прошедшая химико-биоцидную обработку. В связи с этим возникает необходимость проведения анализа санитарно-экологической безвредности от поступления таковой воды в почвенный покров.
Согласно данным [1], на полив овощных культур на приусадебных участках в сутки расходуется 3—15 л/м2 (30—150 м3/га) воды, плодовых деревьев — 1—15 л/м2 (100—150 м3/га). Таким образом, при поливе приусадебных участков расход воды в сутки составляет от 13 до 30 л/м2.
Если в населенном пункте используется водопроводная вода, прошедшая традиционную систему очистки (включая хлорирование), то ежедневно с поливной водой в почву поступает от 143 до 510 г С12(ост.)/га (согласно нормативам содержания остаточного С12(своб.) и С12(связ.) [2]). Количество хлора, попадаемого в почву, только за счет полива приусадебных участков в год составит 52,19—186,15 кг/га. Поступая в почву, хлор частично испаряется с ее поверхности, и в незначительной степени попадает в почвенно-грунтовые воды.
При замене хлорирования на химико-биоцид-ную обработку воды, заключающуюся в ее обеззараживании ионами Си2+ и Ag+, в почву с поливной водой будут поступать ионы серебра и меди в дозах, являющихся биотическими.
Основными показателями, определяющими пригодность воды для разных категорий водопот-ребителей, является состав и концентрация содержащихся в ней примесей. Химико-биоцидная обработка воды предусматривает внесение в нее ионов однонаправленного действия. Минздравом России введено требование о необходимости учета суммарного воздействия таких веществ. При одновременном содержании в обрабатываемой воде двух ионов-бактерицидов их суммарная концентрация должна удовлетворять основному санитар-
но-гигиеническому требованию, выраженному неравенством
С
Ag+
С,
ПДК Ag+ пдк
< 1.
Cu
Наибольшей связующей способностью в отношении ионов Ag+ обладают хлорид-ионы. Как известно, ионы Си2+ с С1-, SO42--ионами малорастворимых соединений не образуют. Исходя из величины ПР^, были определены соотношения концентраций ионов Ag+ и Си2+, удовлетворяющих основному санитарно-гигиеническому требованию и остающихся в «свободном» ионном виде, при различном содержании С1--ионов в воде.
Расчеты показали, что при температуре 25 °С и концентрациях хлорид-ионов меньше 10 мг/л ионы серебра в концентрациях на уровне ПДК останутся в свободном, несвязанном в малорастворимое соединение, виде. При температуре 10 °С доля свободных ионов Ag+ уменьшается и только при концентрации хлорид-ионов 3 мг/л остается примерно на уровне ПДК.
Выполненные вычисления позволяют подобрать соотношения концентраций ионов серебра и меди, находящихся в наиболее активной бактерицидной форме (ионной) и не выходящих за рамки санитарно-гигиенических требований.
Кроме того, очевидно, что использование ионов серебра в концентрациях на уровне ПДК не эффективно ни с экономической ни с санитарно-гигиенической точек зрения. Совместное применение ионов серебра и меди позволит, с одной стороны, достичь максимального бактерицидного и бактериостатического эффекта, а с другой, снизить экономические затраты на процесс обеззараживания, за счет уменьшения доли ионов серебра, являющихся дорогостоящим материалом.
Исходя из определенных соотношений концентраций свободных ионов серебра и меди при различном содержании хлорид-ионов, определим количества ионов Ag+ и Си2+, поступающих в почву с поливной водой (таблица).
Из табличных данных видно, что максимальная доза ионов серебра, поступившая в почву с
поливной водой, составит 6,9 г/га, ионов меди— 292,2 г/га. При поливе приусадебных участков увлажняется слой почвы глубиной примерно 40 см. Определим объем почвы площадью в 1 га, подвергаемый поливу: V = 100 х 100 х 0,4=4000 м3. Оптимальная плотность почв составляет 1,0— 1,1 г/см3, для уплотненных почв плотность более 1,2 г/см3. Масса поливного слоя почвы (глубиной 40 см и площадью 1 га) составляет 4000 х 1100 = 4,4 тыс. т. Следовательно, удельная доза ионов серебра, поступающая с поливной водой, составит максимум 1,57 мг/кг, ионов меди— 66,4 мг/кг. Согласно «Методическим указаниям по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов», содержание валовых форм меди в почвах установлено до 132 мг/кг (соответствует ПДК (ОДК) элемента в почвах) [3].
Анализ результатов агрохимического обследования земель свидетельствует о прогрессирующей деградации почв, уменьшении питательных веществ как за счет недостаточного внесения минеральных и органических удобрений, так и за счет нарушения структуры севооборотов и преобладанием пропашных культур, выносящих значительное количество питательных веществ, что
приводит, в конечном итоге, к высокому дефициту микроэлементов. Согласно агроэкологичес-кой характеристике почв Ростовской области валовое содержание меди (мг/кг) в среднем составило в 1995 г.— 21,0; в 1997 г.— 18,0; в 1999 г.— 54,0; в 2001 г. — от 34,5 до 85,6 по районам; в 2005 г. — от 18,85 до 66 [4]. Приведенные выше данные свидетельствуют о необходимости внесения в почву микроэлемента— меди.
Необходимость учета тяжелых металлов в почвах очевидна, поскольку, с одной стороны, металлы-микроэлементы, оказывая влияние на формирование урожаев культур и качество продукции, являются важным звеном в получении хороших урожаев, а с другой стороны, накопление их вызывает загрязнение почв и растений, попадая в организм человека и животных по трофическим цепям, может вызвать негативные последствия для здоровья человека и животных.
Литература
1. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 7. Сельскохозяйственное водоснабжение: справочник /Л.Е. Тажибаев, В.С. Усенко, Г.И. Николаидзе [и др. ]; под ред. В.Н. Олейника.— М.: Агропро-миздат. —1992.— 287с.
Расчетные дозы ионов-бактерицидов, поступающих в почву с поливной водой
Концент рация СП, мг/л Концентрация своб. ионов Ag+, мг/л • 10-3 Концентрация ионов Cu2+, мг/л Дозы ионов Ag+, поступающие в почву (в сутки), г/га Дозы ионов Cu2+, поступающие в почву (в сутки), г/га
50 3 м 100 3 м 150 3 м 300 3 м 50 3 м 100 3 м 150 3 м 300 3 м
30 23 0,54 1,15 2,3 3,45 6,9 27 54 81 162
50 14 0,72 0,7 1,4 2,1 4,2 36 72 108 216
75 9 0,82 0,45 0,9 1,35 2,7 41 82 123 246
100 7 0,86 0,35 0,7 1,05 2,1 43 86 129 258
130 5 0,90 0,25 0,5 0,75 1,5 45 90 135 270
150 4,5 0,91 0,225 0,45 0,675 1,35 45,5 91 136,5 273
175 3,9 0,92 0,19 0,39 0,58 1,2 46 92 138 276
200 3,4 0,93 0,17 0,34 0,51 1,0 46,5 93 139,5 279
230 2,9 0,942 0,145 0,29 0,44 0,9 47,1 94,2 141,3 282,6
250 2,7 0,946 0,135 0,27 0,405 0,8 47,3 94,6 141,9 283,8
275 2,5 0,95 0,125 0,25 0,375 0,75 47,5 95 142,5 285
300 2,3 0,954 0,115 0,23 0,345 0,69 47,7 95,4 143,1 286,2
330 2,1 0,958 0,105 0,21 0,315 0,63 47,9 95,8 143,7 287,6
350 1,9 0,962 0,095 0,19 0,285 0,57 48,1 96,2 144,3 289,2
375 1,8 0,964 0,09 0,18 0,27 0,54 48,2 96,4 144,6 289,8
400 1,7 0,966 0,085 0,17 0,255 0,51 48,3 96,6 144,9 290,4
430 1,6 0,968 0,08 0,16 0,24 0,48 48,4 96,8 145,2 291
450 1,5 0,97 0,075 0,15 0,225 0,45 48,5 97 145,5 291,6
475 1,4 0,972 0,07 0,14 0,21 0,42 48,6 97,2 145,8 292,2
500 1,3 0,974 0,065 0,13 0,195 0,39 48,7 97,4 146,1
2. СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» — М., 2001
3. Методические указания по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции
растиниеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов.— М.: Минсельхозпрод РФ, 1995. -16 с.
4. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей природной среды в Ростовской области в 1995-2005 годах».— Ростов-на-Дону, 1996-2006.
Новочеркасская государственная мелиоративная академия
5 июня 2008 г.
УДК 621.8
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ, ПРИМЕНЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ СРЕДСТВ
© 2008 e. r.H myjibea, T.L myjibea
Ecological problems of development, utilization and application of water. Soluble lubricating materials like Rotation extraction (RE) (RE—3) universal modernized (UM), rotation extraction (RE—8, RE—10) containing fractal structures have been examined. After mechanical treatment these used materials do not affect harmfully the environment.
Введение
В современном машиностроении, судостроении, автомобилестроительном, военно-промышленном, энергетическом, строительном комплексах при механической обработке материалов используют смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), которые в своем составе содержат значительное количество минеральных масел, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАВ). При попадании в окружающую среду такие СОТС негативно влияют на микробные сообщества почвы, растения, биоценозы водоемов, животных, человека.
Современная химическая промышленность выпускает широкий ассортимент синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ)— детергентов [1, 2]. Детергенты являются основными компонентами препаратов бытовой химии (ПБХ)— моющих, чистящих и пеномоющих средств, которые в широком масштабе применяют в быту. Возрастающее производство и использование ПАВ при производстве СОТС в различных отраслях промышленности, а также быту повышают вероятность возможного неблагоприятного воздействия детергентов на здоровье населения и окружающую среду.
Загрязнение почвы СОТС, содержащих в своем составе минеральные масла, ПАВ, нефтепродукты, приводит к изменению численности физиологических групп микроорганизмов и интенсивности протекания микробиологических процессов. Ингибируется активность окислительно-восстановительных процессов, развиваются микроорганизмы эколого-трофических групп,
ухудшается азотный режим почвы, что приводит к угнетению роста растений, а при значительных концентрациях к их отмиранию.
Анионные ПАВ при высоких нагрузках ускоряют транслокацию в растения токсикантов. На растения ПАВ действуют в основном токсически. Анионные ПАВ могут тормозить синтез хлорофилла в зародышах зерна. Вредное действие ПАВ на растения зависит от концентрации действующего вещества и продолжительности воздействия. При низких концентрациях некоторые ПАВ могут оказывать благоприятное воздействие на развитие растений.
Компоненты СОТС, присутствующие в производственных стоках, являются опасными для здоровья человека веществами, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами. ПАВ замедляют самоочищение воды от нефтепродуктов, тормозят распад канцерогенных веществ, угнетают процессы биохимического потребления кислорода. Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) также ухудшают состояние водоемов, оказывают отрицательное действие на санитарное состояние очистных сооружений.
На организм человека, животных, качество природных вод и водные экосистемы ПАВ оказывают широкий диапазон отрицательного воздействия.
Актуальной проблемой являются вопросы разработки, применения новых экологически безопасных СОТС и их утилизации. Очевидна необходимость охраны почвы, водных ресурсов, атмосферного воздуха и других объектов окружающей среды от загрязнений ПАВ.
Разработка технологий экологически безопасных функциональных водорастворимых технологических
