CC BY
659
УДК 614.7:615.9:62-776.002.68
ТОКСИЧНОСТЬ И ОПАСНОСТЬ ОТХОДОВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Лилия Анатольевна Аликбаева, Геннадий Иванович Сидорин, Любовь Владимировна Луковникова, Алексей Леонидович Рыжков, Михаил Владимирович Фомин, Алина Викторовна Бек
Кафедра общей, военной, радиационной гигиены и медицинской экологии (зав. — докт. мед. наук Л.А. Аликбаева) Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И.Мечникова, e-mail: alikbaeva@mail.ru
Реферат
Рассмотрены условия, способствующие возникновению острых и хронических отравлений персонала, фиброзного поражения легких, инфекционных заболеваний и глистных инвазий, загрязнению среды обитания человека на основных этапах очистки городских сточных вод и утилизации их осадков.
Ключевые слова: сточные воды, осадки сточных вод, токсичность и опасность отходов очистных сооружений.
Одной из наиболее значимых систем жизнеобеспечения города являются водо-отведение и очистка хозяйственно-бытовых, промышленных и поверхностных сточных вод, объем которых постоянно растет, особенно в городах-мегаполисах. Отходы (осадки сточных вод, отбросы, плавающие вещества и др.), образующиеся в результате очистки городских сточных вод (ГСВ), представляют один из важнейших негативных факторов антропогенного воздействия не только на окружающую среду, здоровье персонала, обслуживающего канализационно-очист-ные сооружения, но и на население в целом [3]. С внедрением технологии сжигания (инсинерация) осадка сточных вод (ОСВ) появились новые дополнительные виды отходов, такие как дымовые газы, зола и др. [1]. Для обеспечения эколого-ги-гиенической безопасности эксплуатации подобных очистных сооружений необходимо располагать данными о токсичности и опасности образующихся отходов, возможности развития острых и хронических отравлений.
Цель работы — оценить токсичность и опасность отходов на основных этапах очистки сточных вод и ликвидации осадка методом сжигания (на модели центральной станции аэрации г. Санкт-Петербурга).
Исследования выполнялись на тепло-
кровных животных (120 белых мышах и 90 белых крысах), которые в условиях лабораторного моделирования подверглись острой пероральной и ингаляционной затравке в соответствии с общепринятыми методическими разработками. Изучены следующие виды отходов: сточные воды, подводимые к решеткам; осадок после песколовок; плавающие вещества; сырой осадок из отстойников; активный ил; смесь уплотненных и обезвоженных осадков; дымовые газы; зола; дымовые отходы.
С гигиенических позиций важно оценить место образования отходов, их количество и качество, токсичность и способы утилизации.
Сточные воды, подводимые к решеткам, представляют собой жидкость с характерным неприятным канализационным запахом, содержащую взвешенные частицы. С учетом общесплавного типа канализации сточные воды могут быть загрязнены различными химическими веществами, относящимися по токсичности к веществам классов опасности 1, 2, 3 и 4.
Составлены два перечня: 1 — основных химических веществ, содержащихся в сточных водах и 2 — наиболее постоянных химических загрязнителей сточных вод. Первый перечень включает 162 вещества, из них класса опасности 1 — 19 (11,7%), класса 2 — 47 (29%), 3 — 44 (27,2%), 4 — 17 (10,5°%). Для 35 (21,6°%) веществ класс опасности не определен. В группу веществ класса опасности 1 входят гидразин, кадмий, кобальт, мышьяк, никель, ртуть, свинец, трикризил фосфат и др. Второй перечень включает 72 наименования химических веществ. Анализ по классам опасности показал, что к веществам класса 1 относятся 11 (15,3%%), 2 — 19 (26,4%%), 3 — 22 (30,4%), 4 — 8 (11,1%). Для 12 (16,8%) ве-
509
ществ класс опасности не установлен.
Изучение токсичности сточной воды проводили на белых мышах путем их введения в желудок в максимально возможном объеме — 0,5 мл на 10 г массы животного. Указанная доза не приводила к гибели мышей и не вызывала видимых проявлений интоксикации непосредственно после введения и в последующий 14-дневный срок наблюдения. Поэтому исследованную сточную воду с указанным содержанием химических веществ можно отнести к классу опасности 4. Низкая токсичность сточной воды объясняется большим ее разведением. Так, расчеты показали, что 50 мл сточной воды, введенной в желудок, содержит всего 168 мг суммарного количества химических веществ, т.е. животным вводится 50 мл/кг 0,34% раствора химических веществ на килограмм массы животного. Это чрезвычайно малая доза, поэтому после ее введения смертельный эффект отсутствует.
Результаты исследования токсичности летучих компонентов сточных вод показали, что двухчасовое ингаляционное воздействие насыщающей концентрации также не приводило к гибели подопытных животных и появлению клинических признаков интоксикации.
Низкая токсичность летучих компонентов объясняется тем, что содержание газов в воде ничтожно (табл. 1). Перечисленные газы, представляя опасность в закрытых канализационных люках и трубах, при выходе на открытые участки очистных сооружений быстро разбавляются воздухом и улетучиваются.
Таблищ 1
Содержание газов в сточной воде
Таким образом, сточные воды, поступающие на первый этап очистки, не представляют опасности в плане развития острых отравлений. В то же время с учетом химического состава сточных вод и суммации полученных результатов неочищенные воды, подводимые к решеткам, 510
при сбросе в водоемы могут быть опасны как для самих водоемов, так и для здоровья населения в связи с возможностью развития хронических отравлений. Осадок сточных вод после песколовок представляет собой водянистую смесь нерастворимых веществ, которые, кроме песка, могут содержать твердые частицы других нерастворимых в воде ингредиентов. Токсичность осадка, изъятого из песколовок, исследовали после его высушивания. Готовили навеску и отмывали дистиллированной водой в соотношении 1:1 по массе. Промывную воду вводили подопытным животным в максимально возможной дозе. Результаты исследований показали, что гибели животных не наблюдалось, клинические симптомы острого отравления также не регистрировались. Ввиду того, что на этапе песколовок сточные воды не содержат газообразных летучих веществ, ингаляционную опасность промывных вод не исследовали. Однако при утилизации и перегрузке высушенного осадка его аэрозоль может стать причиной загрязнения воздуха рабочей зоны диоксидом кремния, некоторыми металлами, сорбированными частицами песка из сточных вод. По степени опасности для воздуха рабочей зоны осадок песколовок может классифицироваться как вещество класса опасности 3.
Таким образом, осадок после песколовок, изъятый из резервуаров фильтрации и содержащий до 40% влаги, не опасен в отношении развития острых ингаляционных отравлений. Промывные воды, не являясь высокоопасными в аспекте развития острых ингаляционных отравлений, могут быть причиной хронических отравлений вследствие загрязнения объектов окружающей среды, поэтому все промывные сточные воды после песколовок направляются на следующий этап биологической очистки.
Плавающие вещества образуются при отстаивании сточных вод в первичных отстойниках, содержат растительные, животные, микробные жиры, нефтепродукты, плавающие мелкие частицы отбросов и продуктов жизнедеятельности человека. При исследовании состава плавающих веществ (ПВ) из камер сбора ПВ, специализированного автотранспорта для перевозки ПВ, резервуаров ПВ, погружных
Газы, мг/л Вода из приемника Вода с решеток Вода из песколовок
Сероводород 0,000002 0,000001 0,000001
Метан 0,000004 0,000001 0,000001
Оксид углерода 0 0 0
Аммиак 0,000001 0,000008 0,000008
насосов перекачки ПВ, форсунок печей установлено примерно одинаковое содержание жиров (4750 г/м3) и нефтепродуктов (14583 г/м3). Загрязнение воздушной среды в концентрациях, пагубных для здоровья человека, маловероятно. Однако жиры и нефтепродукты могут быть опасны при длительном контакте с кожей и при попадании в организм через желудочно-кишечный тракт. По этому критерию они относятся к классу опасности 3.
Сырой осадок является водной смесью тяжелых взвешенных частиц и нерастворимых в воде жидких веществ. Он образуется в результате осаждения сточных вод после отстаивания и служит источником токсикологической и эпидемиологической опасности, что, с одной стороны, определяется многообразием химического состава, а с другой — значительным содержанием органических веществ (75—80 % от общей массы), патогенной микрофлоры, вирусов, яиц гельминтов. Ингаляционная опасность химического воздействия связана с выделением в воздух рабочей зоны химических веществ, входящих в состав сточных вод, а также газов, образующихся в процессе биологического разложения органических веществ (аммиак, сероводород и др.). Опасность возникновения острых ингаляционных отравлений сырой осадок может представлять только при выбросах газообразных веществ из резервуаров и других емкостных сооружений, сливных и насосных канализационных станций при аварийных ситуациях. Кроме того, осадок может быть небезопасен для объектов производственной и окружающей среды при миграции в сопредельные среды — воздух рабочей зоны, воду, почву.
Определение токсичности сырого осадка проводили путем однократного его введения в желудок белых крыс. Осадок предварительно нагревали до 600С с целью инактивации загрязнений биологической природы. Введение максимально возможной дозы сырого осадка в желудок белых крыс не приводило к их гибели, что позволяет классифицировать его по показателям острой токсичности как вещество класса опасности 4. Как источник химического загрязнения сырой осадок может вызвать хроническое отравление за счет выделения в воздух рабочей зоны амми-
ака (4-й класс опасности) и сероводорода (2-й класс). Острые ингаляционные отравления связаны с вероятностью аварийных ситуаций в технологических закрытых объектах. Непосредственный контакт с сырым осадком может стать причиной заражения кишечными инфекциями, глистными инвазиями. Лица после непосредственного соприкосновения с сырым осадком, и лица, имеющие на руках порезы, царапины, ссадины, должны отстраняться от работы.
Активный ил представляет собой водянистое вещество, являющееся продуктом жизнедеятельности бактерий, адаптированных к поступающим на биологическую очистку смеси органических веществ. Микрофлора осуществляет их биологическое окисление. Активный ил может быть опасен из-за высокого содержания в нем вирусов, яиц гельминтов, патогенной микрофлоры.
Определение токсичности активного ила проводили путем однократного его введения в желудок белых крыс. Перед введением животным активный ил ин-активировали нагреванием до 600С для обезвреживания микрофлоры. Введение максимально возможной дозы отхода в желудок белых крыс не приводило к их гибели, что позволяет классифицировать химически загрязненный активный ил по показателям острой токсичности как вещество 4-го класса опасности. Непосредственный контакт с активным илом может стать причиной заражения кишечными инфекциями, глистными инвазиями, возникновения дерматитов. Лиц, непосредственно соприкасавшихся с активным илом, имеющих на руках порезы, царапины и ссадины, следует отстранять от работ.
Уплотненная смесь осадков состоит из сырого осадка, активного ила, плавающих веществ и флоккулянтов. В смеси осадков содержатся тяжелые металлы, взвешенные вещества, жидкие нерастворимые вещества, флоккулянт, плавающие вещества (жиры, нефтепродукты). Кроме того, смесь осадков может содержать газообразные продукты разложения органических веществ. Определение токсичности смеси осадков проводили путем однократного их введения в желудок белых крыс. Введение максимально воз-
можной дозы смеси осадков в желудок белых крыс не приводило к их гибели, что позволяет классифицировать химически загрязненную смесь осадков по показателям острой токсичности как вещество 4-го класса опасности.
Результаты исследования токсичности летучих компонентов смеси осадков показали, что двухчасовое ингаляционное воздействие насыщающей концентрации также не приводило к гибели подопытных животных и появлению клинических признаков интоксикации. Однако при аварийных ситуациях, проведении работ по обслуживанию оборудования для обезвоживания и термической сушки смеси осадков, механической обработки (центрифугирование, фильтрование под давлением и т.п.) происходят самовозгорание компонентов осадков и выделение в воздух рабочей зоны продуктов разложения органических веществ (оксида углерода, аммиака, сероводорода, диоксида углерода и др.), которые могут вызывать острые отравления.
Обезвоженная смесь осадков получается центрифугированием смеси осадков с флоккулянтом, по составу и токсичности она аналогична уплотненной смеси осадков. По токсичности смесь летучих компонентов (парогазы) обезвоженного осадка относится к 4-му классу опасности. Летучие компоненты, выделяющиеся из технологического оборудования в закрытых помещениях, могут стать причиной острых отравлений.
Дымовые газы образуются в печи в результате сжигания осадка сточных вод после охлаждения и очистки на электрофильтрах. Образующиеся дымовые газы при температуре 830—9500С охлаждаются, очищаются воздействием электростатического поля, обрабатываются гидрокарбонатом натрия, активированным углем, фильтруются и удаляются в атмосферу. В составе дымовых газов могут содержаться СО, 02, Б02, Сй, Со, С02, Сг, си, Бе, Щ, N1, РЬ, Бг, N20, НС1, НБ, диоксиды, вода. Газы из печей поступают в охладители, где возможно образование диоксинов. Моделирование данного процесса с целью определения токсичности образующихся веществ практически невозможно. Кроме того, при штатном режиме работы печи для сжигания осадков поступление этих 512
газов в воздух рабочей зоны и контакт с ними обслуживающего персонала маловероятны. После охлаждения газы поступают на электрофильтры, где осаждаются аэрозоли металлов, углерод и частично конденсированные на зольных остатках диоксины. Токсичность дымовых газов после охладителей и электрофильтров в значительной мере уменьшается в связи с осаждением основных токсикантов на электрофильтрах. В связи с этим наибольшую опасность представляет зола, удаляемая с электрофильтров после обработки дымовых газов. Таким образом, дымовые газы вследствие низкого содержания перечисленных компонентов не представляют опасности в плане развития острого ингаляционного отравления. После обработки дымовых газов гидрокарбонатом натрия и осаждения пылевых частиц, в том числе сажевых на рукавных фильтрах с эффективностью 99,9%, содержание газообразных веществ, в том числе диоксинов, выходящих из дымовой трубы, находится на уровне требований по сжиганию отходов [2]. Дымовые газы, представляющие собой продукты практически полного сгорания органических веществ до химических элементов (С, О, Н, N, F), с примесью оксидов тяжелых металлов, содержание которых находится на уровне допустимых для атмосферного воздуха населенных мест, по токсичности и опасности относятся к классу опасности 4.
Дымовые отходы образуются при осаждении дымовых газов, обработанных активированным углем и гидрокарбонатом натрия на рукавных фильтрах (сухой метод очистки). Они аккумулируются в специальных бункерах и транспортируются в места утилизации. В составе дымовых отходов присутствуют активированный уголь, гидрокарбонат натрия и значительная концентрация металлов: Cd, Co, Cr, Zn, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, ALO, CaO, FeO, RO, SO, SiO,
2 3' 2 3 2 У 4 2
K2O, Na2O, Cl. В производственных условиях дымовые отходы могут представлять опасность хронических отравлений в виде фиброзного поражения легких (ХОБЛ). Кроме того, они могут содержать диоксины, образующиеся в процессе прохождения дымовых газов через газопроводы и при неправильной утилизации и транспортировке могут быть источником диоксинового загрязнения окружающей среды.
Зола образуется в результате осаждения аэрозольных частиц под воздействием электростатического поля на специально сконструированном электрофильтре. По внешнему виду зола — мелкодисперсный аэрозоль, в состав которого входят диоксид кремния, углерод, кадмий, кобальт, хром, медь, ртуть, марганец, никель, свинец, цинк, оксид алюминия, оксид кальция, оксид железа. Среднесмертельная доза (ДЛ50) при введении дисперсии золы составляет 3500—4300 мг/кг массы животного. При длительном контакте с золой в производственных условиях она может представлять опасность в плане развития фиброзного поражения легких.
Дымовые отходы образуются при осаждении дымовых газов, обработанных активированным углем и гидрокарбонатом натрия, на рукавных фильтрах. В составе дымовых отходов определяются активированный уголь, гидрокарбонат натрия, са, Со, сг, гп, си, щ, мп, N1, ра, А12о3, СаО. БеО, Р205, Б04, БЮ2, К20, №0, С1.
2 3 2 У 4 2 2 2
Среднесмертельная доза (ДЛ50) при введении дисперсии отходов составляет 3500— 4300 мг/кг массы животного. В производственных условиях дымовые отходы могут представлять опасность развития хронических отравлений в виде фиброзного поражения легких. Кроме того, при неправильной утилизации, транспортировке они могут стать источником загрязнения окружающей среды стойкими токсикантами.
УДК 616.233—002.2—057—07—036.865
Таким образом, отходы, образующиеся при очистке городских сточных вод и сжигании осадка, по параметрам острой токсичности относятся к веществам 3 и 4-го классов опасности. При нарушении требования сбора, хранения, утилизации и транспортировки отходов последние могут стать причиной загрязнения среды обитания (вода, почва, воздух, продукты питания) стойкими химическими веществами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга /Под общ. ред. Ф.В.Кармазинова. — СПб: Изд-во «Новый журнал», 2002. — 683 с.
2. Паёнк Т. Законодательство Европейского Союза в области утилизации осадков // Водоснабж. и сан. техн. — 2003. — № 1. — С. 37—41.
3. Русаков Н.В., Рахманин Ю.А. Отходы, окружающая среда, человек. — М., 2004. — 411 с.
Поступила 26.05.09.
TOXICITY AND HAZARD OF WASTES OF THE DISPOSAL FACILITIES IN URBAN AREAS
L.A. Alikbaeva, G.I. Sidorin, L.V. Lukovnikova, A.L. Ryzhkov, M.V. Fomin, A.V. Beck
Summary
Considered were the conditions contributing to development of acute and chronic poisoning of staff, fibrous lesions of the lung, infectious diseases and helminthic invasion, pollution of the human habitat environment at the main stages of the purification of urban waste waters and disposal of its sediments.
Key words: waste waters, waste water sediments, toxicity and hazard of wastes of the disposal facilities.
РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРОСПЕКТИВНОГО НАБЛЮДЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ХРОНИЧЕСКИМИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМИ БРОНХИТАМИ
Наиль Хабибуллович Амиров', Наиля Наилевна Мазитова2, Зухра Миндияровна Берхеева',
Рустэм Фидагиевич Хамитов2
'Кафедра гигиены, медицины труда с курсом медицинской экологии (зав. — акад. РАМН, проф. Н.Х. Амиров), 2кафедра внутренних болезней № 2 (зав. — проф. Р.Ф. Хамитов) Казанского государственного медицинского университета
Реферат
Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что при хронической обструктивной болезни легких профессиональной этиологии контакт с этиологическим фактором должен быть прекращен как можно раньше.
Ключевые слова: хроническая обструктивная болезнь легких, хронический профессиональный бронхит, профессиональные заболевания, диагностика, экспертиза трудоспособности.
© 33. «Казанский мед. ж.», № 4.
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) в настоящее время является четвертой в мире причиной смертности населения с дальнейшим прогнозируемым ростом заболеваемости [6, 9]. Несмотря на то что ведущим фактором риска ХОБЛ является курение, в 15—19% случаев ХОБЛ даже у курильщиков [9] и в 31% у некурящих может быть вызвана
513
