CC BY
10
[гиена и санитария 2/2008
3. Малых О. Л., Корнилков А. С., Чеботарькова С. А., Кочнева Н. И. // Гиг. и сан. — 2004. — № 5. -С. 62-64.
4. Онищенко Г. Г. // Гиг. и сан. - 2003. — N° 1. — С. 3— 10.
5. Протасов В. Ф., Молчанов А. В. Экология, здоровье и природоиспользование в России / Под ред. В. Ф. Протасова. — М., 1995.
6. Anthony Y. S., Buitendijk S. £., Dorrepaal S. A. et al. I I Hum. Reprod. - 2002. - Vol. 17, N 8. - P. 2089-2095.
Поступил» 27,11,06
Summary. The paper presents the results of studying the
qualitative and quantitative representation of anthropogenic
pollutants in the ambient air environment of Belgorod and evaluating their impact on the prevalence of neonatal congenital malformations. The level of atmospheric pollutant emissions is shown to vary by an average of 4 to 10 times in some areas. The vast majority (91.7%) of pollutants form clusters (n = 11), suggesting their combined influence. Each group of clusters includes 2 to 9 pollutants (median 4.64 pollutants). Atmospheric pollutants have been ascertained to adversely affect the prevalence of congenital malformations in children. A multiple regression equation has been derived to predict the frequency of congenital malformations, by taking into account the qualitative and quantitative spectrum of atmospheric pollutants.
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 2008 УЛК 613.31:628.3151*074
А. Г. Малышева, И. Н. Луцевич, Е. Е. Кубланов, А. А. Беззубое, Т. Ю. Теплова
ТРАНСФОРМАЦИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ
ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва; Саратовский государственный медицинский университет
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) относят к одному из основных показателей при гигиенической оценке качества питьевой воды. Производство и применение ПАВ обусловили их интенсивное поступление в источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. При современной тенденции к увеличению производства ПАВ и существующих методах очистки от этих соединений загрязнение детергентами окружающей среды, и в первую очередь поверхностных вод, с каждым годом увеличивается.
Химические вещества, попадая в водную Среду в естественных условиях, а также в процессе обработки воды на сооружениях водоочистки и водо-подготовки, могут трансформироваться, образуя продукты, нередко более опасные для здоровья человека, обладающие иными, чем исходные вещества, органолептическими и токсическими свойствами, а иногда и отдаленными эффектами. Поскольку известно, что в наибольшей мере повышение опасности продуктов трансформации происходит при хлорировании воды, способствующем образованию большого количества токсичных и опасных галогенорганических соединений, причем некоторые из них нередко присутствуют в концентрациях, значительно превышающих ПДК [2, 3, 6], именно влиянию хлорирования в настоящей работе уделено повышенное внимание. В то же время накопление информации о негативных сторонах влияния галогенсодержащих соединений на здоровье населения дает основание ставить вопрос о замене хлорирования на другие способы обеззараживания — озонирование, воздействие ультрафиолетового излучения и др. [1, 4]. Метод озонирования, преимуществом которого является то, что при обеззараживании воды одновременно происходят ее обесцвечивание, дезодорация и улучшение органолеп-тических свойств, в последние годы получает все большее распространение. Однако технология озонирования к настоящему времени не получила достаточно широкого применения из-за ряда нерешенных проблем. Одной из них является образо-
вание побочных продуктов озонирования [ 1 ]. Обеззараживание воды безреагентными методами, в частности ультрафиолетом, также целесообразно проводить после всех стадий ее обработки, чтобы она содержала минимальное количество различных примесей. Недостатками этого метода являются высокая стоимость установки, возможность последующего загрязнения воды и применение ртутных ламп.
Процессы трансформации с оценкой продуктов деструкции в воде под действием разных окислителей изучены на примере катионных ПАВ-произ-водных бисчетвертичных аммониевых солей (БАС): 1,2-этилен-бис-(М,М-диметил-М-карбде-цоксиметил)-аммония дихлорида (С30Н62С12Н2О4) — этония и 1,2-этилен-бис-(Ы,Ы-диметил-Ы-карбал-коксиметил)-аммония дихлорида (С24_28Н50_58 С121Ч204) - этония-79.
сн,
сн.
^N-CH2 - сн2 —+N
.сн.
сн,
сн2 о
сн2 о
ос10н21
Этоний
ос10н21
2СГ
СН,
СН,
+N -CH2-CH2-+N
СН,
.сн.
:СН2 О
сн,
I
с с
2СГ
Этоний - 79
Этоний-79 используется в качестве флотореа-гента, добавки при цементировании буровых скважин, в составе специальной смеси (антистатика), эффективен для снятия статического электричества с бумаги при ее производстве. Этоний — отечественный препарат, прошедший широкое клиническое испытание при лечении язв, местных лучевых поражений, ран. Препарат оказывает бакте-риостатическое и бактерицидное действие, эффективен в отношении стрептококков, стафилококков и других микроорганизмов. Оказывает детоксици-рующее действие на стафилококковый токсин. Обладает местной анестезирующей активностью, стимулирует заживление ран [5]. Этоний производится для нужд медицины и ветеринарии, а также для технических целей в качестве ПАВ.
Получение и применение БАС сопровождаются образованием сточных вод, содержащих значительные количества этих веществ. В процессе подготовки питьевой воды химическая контаминация, содержащаяся в поверхностных водах, под влиянием различных дезинфектантов подвергается трансформации.
Как известно, в процессе водоподготовки осуществляется двойное хлорирование воды: первичное, или предварительное, и вторичное. Предварительное хлорирование предусматривает обработку воды реагентами из расчета 3—6 мг/дм3 активного хлора, а вторичное — заключительный этап технологического цикла, обеспечивающий содержание в воде свободного остаточного хлора 0,3—0,5 мг/дм3, а связанного — 0,8—1,2 мг/дм3. В связи с этим загрязненную воду обрабатывали следующими дозами активного хлора: 4—6 мг/дм3 (первичное хлорирование), 1—1,5 мг/дм3 (вторичное хлорирование). Использованы препараты с различной степенью активности и величиной окислительно-восстановительного потенциала (ОВП): хлорная известь (ОВП 580 мВ) и газообразный хлор (ОВП 790 мВ).
В табл. 1 представлена сравнительная оценка степени деструкции ПАВ от исходных концентраций и ОВП хлорирующих агентов.
Таблица 1
Сравнительная оценка гигиенической эффективности первичного и вторичного хлорирования воды разными реагентами в отношении БАС
БАС Концентрация, Степень деструкции, %
мг/дм'
хлорная вода хлорная известь
Эффективность первичного хлорирования
Этоний 1 35,4 24,1
5 30,1 21,3
10 28,7 18,2
Этоний-79 1 47,0 32,9
5 42,4 29,3
10 34,8 25,6
Эффективность вторичного хлорирования
Этоний 1 12,8 8,9
5 11,9 7,2
10 9,5 5,7
Этоний-79 1 19,5 14,7
5 16,7 12,7
10 13,5 9,2
В отношении БАС установлено, что при хлорировании воды различными препаратами хлора (хлорная известь, газообразный хлор) степень деструкции зависела от исходной концентрации и ОВП реагентов. При этом необходимо контролировать рН системы. Чем ниже значение рН, тем больше содержание хлорноватистой кислоты (хлорноватистая кислота слабая и ее диссоциация зависит от рН среды), которая обеспечивает процесс обеззараживания воды [7]. Поэтому лучше производить обеззараживание до введения в воду щелочных реагентов. При первичном хлорировании хлорной известью разрушилось 24,1% этония и 32,9% этония-79, а при обработке хлорной водой — до 47% этония-79. Вторичное хлорирование было менее эффективным — 8,9 и 14,7% хлорной известью и 12,8 и 19,5% хлорной водой соответственно. Следовательно, с увеличением исходной концентрации БАС и ОВП хлорирующих агентов возрастает их деструктивная активность.
Наряду с влиянием хлорирующих агентов изучена гигиеническая эффективность деструкции БАС под действием реагентных окислителей, таких как озон и перманганат калия.
Установлено, что в отношении производных БАС озонирование общепринятыми дозами (0,8— 4,0 мг/дм3) являлось высокоэффективным методом очистки.
При длительности воздействия озона 30 мин трансформировалось до 82,3% этония-79 и 79,2% этония, а 3 ч — 94,7 и 87% соответственно. Обработка воды перманганатом калия (4 мг/дм3) в отношении БАС была также эффективна (68,2 и 76,7%).
Применяемое на водоочистных станциях УФ-облучение для обеззараживания воды также может оказывать трансформирующий эффект в отношении химического загрязнения и поэтому изучали его влияние при моделировании в лабораторных условиях с помощью лампы ПРК-4 в дозе 20 Вт • ч/м3. Лампу устанавливали над растворами БАС. Толщина слоя воды составляла 10 мм при расстоянии от источника облучения 10 см. УФ-уча-сток спектра составлял 45—50% и имел длину волны 237,8-398,4 нм.
Установлено, что УФ-лучи также разрушали изучаемые вещества: степень деструкции БАС составила от 37,8 до 44,1% (табл. 2).
Сравнительная оценка степени деструкции ПАВ под действием разных окислителей показала, что наибольшая эффективность разрушения была достигнута воздействием озона, наименьшая — хлорированием гипохлоритом натрия.
Для сравнительной оценки опасности образовавшихся продуктов трансформации проведены аналитические исследования с использованием метода хромато-масс-спектрометрии. Химико-аналитические исследования продуктов хлорирования катионных ПАВ ориентированы на идентификацию широкого спектра органических соединений. Исследованы водные растворы БАС с аггравиро-ванными концентрациями 10 мг/дм3 до и после хлорирования пятикратным избытком (по активному хлору) гипохлорита натрия. Для приготовле-
ТЦи гиена и санитария 2/2008
Таблица 2
Сравнительная оценка эффективности окислителей на деструкцию БАС в воде
БАС (10 мг/дм1) Способ обеззараживания Степень деструкции, %
Этоний Хлорирование (4 мг/дм3):
— газообразный хлор 35,4
— хлорная известь 24,1
— гипохлорит натрия 21,9 Озонирование 87,0 КМп04 68,2 УФ-облучение 37,8
Этоний-79 Хлорирование (4 мг/дм3):
— газообразный хлор 47,0
— хлорная известь 32,9
— гипохлорит натрия 28,7 Озонирование 94,7 КМп04 76,7 УФ-облучение 44,1
ния водных растворов использована подземная вода, не содержащая микропримесей, определяемых современными методами физико-химического анализа, и с низким уровнем содержания гумино-вых и фульвокислот.
Результаты аналитического исследования проб воды, содержащих БАС до и после хлорирования, приведены в табл. 3.
В исходной природной воде как до, так и после хлорирования не обнаружены органические соединения. Анализ водных растворов БАС показал, что в них присутствовали: при растворении этония-79
— 7 предельных спиртов с молекулярными формулами С7—С|0 и их изомеры, 3 непредельных спирта С8—С10 и азотсодержащее соединение — амид-, аминпроизводное бензола; при растворении это-ния — 3 предельных спирта С7, С9—С10. Суммарное содержание органических соединений при растворении в воде этония-79 составило — 5,2%, а это-ния — 9,2%. При хлорировании водных растворов содержание предельных спиртов для обеих БАС увеличилось в 2,2 раза.
Анализ качественного состава органических примесей после хлорирования свидетельствовал о том, что в воде происходили гидролитические и окислительные реакции. При хлорировании этония-79 обнаружено исчезновение непредельных спиртов и азотсодержащего соединения, в то время как при хлорировании этония наблюдалось только увеличение уровней содержания предельных спиртов. В целом суммарное содержание всех идентифицированных органических соединений увеличилось при хлорировании воды, содержащей этоний-79, в 2 раза, а этоний — в 2,2 раза.
Увеличение содержания спиртов при хлорировании воды, содержащей этоний-79 и этоний, до 10,5 и 20% соответственно связано со щелочным гидролизом этих БАС, а исчезновение непредельных спиртов 1,6-октадиен-3-ол,3,7-диметил, 2-но-нен-1-ола и 2-децен-1-ола — с разрывом непредельной связи и окислительным распадом. Образование ранее не обнаруженного 1-бутена,2 (хлорме-тил) объясняется реакциями хлорирования и окис-
Таблица 3
Органические соединения в воде, содержащей производные БАС, до и после хлорирования
Номер вещества на хроматограмме Вещество Концентрация, мкг/дм'
этоний-79, С„_ этоний, См -Н„С1^,0,
до хлорирования после хлорирования до хлорирования после хлорирования
Спирты предельные 480,6 1045 924,3 1998,9
В том числе:
2 Гексанол-1 6,3 12,6 — —
3 3-метилгексанол-1 — — 3,4 4,3
4 Изогептанол — 2,2
5 Гептанол-1 66,3 170,2 _ _
6 Изооктанол 0,8 6,5 — —
7 Октанол-1 159,6 377,8 — —
9 Изононанол — 11,0 _ —
10 Нонанол-1 174,8 412,5 7,9 12,9
12 Изодеканол — — 22,8
13 Деканол-1 35,0 52,2 913 1958,9
16 2-тетра-децилокси-этанол 37,8 — — —
Спирты непредельные 19 — — —
В том числе:
8 3,7-диметил, 1,6-октадиен-З-ол 3 — — —
11 2-конен-1-ол 1,6 — — —
14 2-децен-1-ол 14,4 — — —
Азотсодержащие соединения 15,5 — — —
В том числе:
15 2-диэтил-амино-Ы-2,6-димс-
тилфенил-ацетамид 15,5 — — —
Хлорорганические соединения — — — 1,04
В том числе:
1 2-хлорметил 1 -бутен — — — 1,04
Суммарное содержание 515,1 1045 924,3 1999,94
22
ления. С этими процессами связано и исчезновение в результате хлорирования гипохлоритом натрия ацетамида, 2-(диэтиламино)-1М-(2,6-диметил-фенила) и этанола (2-тетрадецилокси).
Следовательно, хромато-масс-спектрометриче-ский анализ водных растворов производных БАС показал, что катионные ПАВ — этоний-79 и это-ний — содержали посторонние примеси в виде предельных и непредельных спиртов с числом атомов углерода 6—10 (С6—С10), составляющие более 5 и 9% по массе соответственно. При воздействии хлора на воду, содержащую БАС, в результате процессов трансформации возможно увеличение уровня содержания низкомолекулярных примесей более чем в 2 раза.
При озонировании БАС в отличие от хлорирования обнаружено уменьшение концентраций присутствующих в их составе спиртов С6—С, до 2 раз, что способствовало образованию альдегидов С6— С9, составивших до 0,5%, и органических кислот С6—С9 — до 3% массового содержания.
Из этого следует важный в гигиеническом отношении вывод, что при химико-аналитическом контроле качества воды за загрязнением ПАВ при их гигиеническом нормировании необходимо контролировать не только изменение концентраций самих загрязняющих веществ, но и процессы трансформации, учитывая возможность образования в результате водоподготовки более токсичных и опасных продуктов.
Л итература
1. Гончарук В. В., Потапенко Н. Г., Вакуленко В. Ф. // Химия и технология воды. — 1995. — Т. 17. — С. 3— 32.
2. Иксанова Т. И., Малышева А. Г., Растянников Е. Г. и др. // Гиг. и сан. - 2006. - № 2. - С. 8-12.
3. Красовский Г. Н., Егорова Н. А. // Гиг. и сан. — 2003. - № 1. - С. 17-21.
4. Малышева А. Г. // Гиг. и сан. — 2004. — № 5. — С. 31-34.
5. Машковский М. Д. Лекарственные средства. — Харьков, 1997. - Т. 2. - С. 422.
6. Рахманин Ю. А., Жолдакова 3. И., Полякова Е. Е и др. // Гиг. и сан. - 2004. - № 1. - С. 6—9.
7. Теплова Т. Ю. Физико-химические процессы при очистке и обеззараживании отработанных моющих растворов прачечных производств: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М., 2002.
Поступила 09.02.07
Summary. Evaluation of the efficacy of oxidants on the destruction ofbisquartemary ammonium salts (BAS) in water demonstrated that the highest destruction effectiveness was achieved upon exposure to ozone (87%), potassium pe;rmanganate (68.2%), ultraviolet radiation (37.8%), by chlorination with gas chlorine (35.4%), lime chloride (24.1%), the least destruction was achieved by chlorination with sodium hypochlorite (21.9%). There was a more than 2-fold increase in the level of low-molecular impurities upon chlorine exposure of the water containing BAS as a result of transformation processes. In ozone treatment of BAS, unlike its chlorination, there was as high as 2-fold decrease in the concentration of C6-C, alcohols present in their composition, giving rise to C6-C, aldehydes (0.5%) and C6-C, organic acids (as high as 3% of the mass content).
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2008 УДК 613.3I:579.68)-078
В. В. Алешня, П. В. Журавлев, С. В. Головина, О. П. Панасовец, А. Е. Недачин, Т. 3. Артемова, Л. В. Иванова, Ю. Г. Талаева, А. В. Загайнова, Н. Н. Буторина, Л. М. Ибрагимова, И. А. Колбасникова, А. А. Глухое, Е. И. Щеглова, Г. А. Мартынов, О. Л. Ковалевская, В. А. Гордеев, М. Д. Белоглазова, В. И. Субботина, Т. Н. Черногорова
ЗНАЧЕНИЕ ИНДИКАТОРНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ ОЦЕНКЕ МИКРОБНОГО РИСКА В ВОЗНИКНОВЕНИИ ЭПИДЕМИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПРИ ПИТЬЕВОМ ВОДОПОЛЬЗОВАНИИ
ФГУН Ростовский НИИ микробиологии и паразитологии, Ростов-на-Дону; ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва; ТУ Роспотребнадзора по Ростовской области в Азове; ФГУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области в Азове; ТУ Роспотребнадзора по Ростовской области в Цимлянском районе; ФГУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области в Цимлянском районе
Оценка микробного риска имеет большое значение при определении приоритетности мероприятий по обеспечению здоровья населения и предотвращению распространения кишечных инфекций, связанных с водным фактором.
В настоящее время определены базовые подходы к методике оценки риска, в числе которых одним из наиболее важных является установление показателей, которые будут положены в основу расчетных методов. При определении степени опасности должны быть с максимально возможной полнотой выянлены присутствующие в воде микроорганизмы, способные воздействовать на здоровье человека. Кроме того, не менее важной задачей является выбор приоритетного индикаторного микроорганизма, количественное определение которого позволит с достаточной надежно-
стью характеризовать уровни риска нарушения здоровья населения [11].
В существующих нормативных документах для оценки качества питьевой воды используют: в России с 1996 г. общие (ОКБ) и термотолерантные (ТКБ) колиформные бактерии [16]; в международном сообществе в соответствии с Директивой ЕС — Е. coli и энтерококки [3].
Многочисленные научные исследования и практика контроля качества воды, как в нашей стране, так и за рубежом, свидетельствуют о недостаточной надежности перечисленных колиформ-ных бактерий и энтерококков в определении степени эпидемической опасности водопользования в отношении сальмонелл и условно-патогенных микроорганизмов.
