CC BY
7
УДК 628.35:1614.777:615.277.4
П. П. Дикун, Л. Н. Баранова
ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА СОДЕРЖАНИЕ В НИХ КАНЦЕРОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
НИИ онкологии им. проф. Н. Н. Петрова Минздрава СССР, Ленинград
В комплексе мероприятий по охране природных вод важное место занимает очистка промышленных и городских стоков, вбрасываемых в открытые водоемы." В настоящее время' применяются механические, химические и биологические методы очистки сточных вод. Как правило, эти методы дополняют друг друга, однако наиболее ответственная роль в этой системе мероприятий принадлежит биологической очистке (Ц. И. Роговская).
Станции биологической очистки (СБО) промышленных и городских сточных вод используют способность спонтанно складывающихся в природе (почве и водоемах) микробиологических сообществ утилизировать находящиеся в среде их обитания химические соединения. В качестве исходного биологически активного материала при запуске СБО в действие часто применяют почву (почвенную болтушку), т. е. почвенную микрофлору (М. Л. Ломова). Известно, что почвенная микрофлора способна разрушать (окислять) бенз(а)пирен (БП) и другие полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), особенно если они поступают в почву в значительных количествах (Ю. Л. Коган; М. Н. Поглазова и соавт.). Этот факт дает, казалось бы, основание для предположения о том, что микрофлора (активный ил) СБО также будет разрушать канцерогенные ПАУ, поступающие в очистную систему. В то же время имеются сведения о том, что химический состав загрязнений сточных вод и режим работы очистных сооружений могут влиять на бактериальный состав этих комплексов. В зависимости от характера сточных вод микрофлора действующей системы их биологической очистки может по составу микроорганизмов существенно отличаться от исходной почвенной микрофлоры. Это, естественно, отразится и на спектре потребляемых ею из очищаемой воды и выделяемых в воду веществ. К тому же известно, что активный ил СБО утилизирует главным образом лишь лег-коокисляющиеся соединения, тогда как БП является довольно стойким веществом (М. А. Ломова).
Из сказанного можно сделать вывод, что вопрос о способности активного ила СБО разрушать канцерогенные ПАУ, в частности БП, не может быть решен исходя лишь из общих соображений. Ответ на него может быть найден только путем специальных экспериментальных исследований, учитывающих специфику сточных вод и режим работы очистных сооружений.
В литературе имеются лишь отдельные работы, касающиеся влияния биологической очистки сточных вод на содержание в них канцерогенных ПАУ. Авторы их приходят к предположительному выводу о том, что снижение концентрации БП в сточных водах при биологической их очистке происходит в результате адсорбции его на активном нле (К. П. Ершова; К. П. Ершова и соавт.; Л. Н. Самойловнч и соавт.).
Мы изучали вопрос о влиянии биологической очистки на содержание БП на примере анализа работы СБО сточных вод Сясьского целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК). Для этой цели был составлен баланс поступления в систему биологической очистки и выхода из нее БП за рабочий цикл (под биологическим рабочим циклом понимается время полного обновления активного ила в аэротенках).
Количество поступившего на СБО за цикл БП складывалось из содержавшегося в подлежавших очистке сточных водах ЦБК и вносимого в систему с биогенными солями (добавляемыми для поддержания жизнедеятельности микрофлоры). Это суммарное количество БП находили исходя из определяемой экспериментально концентрации
БП в воде на входе в аэротенк н расхода сточной воды за полный рабочий цикл.
Количество БП, выходящее из СБО, складывалось из содержания его в активном иле и прошедшей очистку воде на сбросе из очистной системы. Для определения этих показателей устанавливали концентрацию БП в активном иле, удаляемом из очистной системы, и очищенной воде и производили расчеты с учетом количества образующегося за цикл активного ила и прошедшей через систему воды.
Баланс БП для СБО Сясьского ЦБК определяли 2 раза с полугодовым интервалом между взятием проб для этих целей. Полученные результаты приведены в табл. 1.
Из данных табл. 1 видно, что в обеих сериях опытов наблюдалось совпадение в пределах погрешностей эксперимента между найденными количествами БП — поступающего в систему биологической очистки и выходящего из него. К тому же имевшиеся расхождения между ними были разнонаправленными. На основании такого результата балансного исследования мы считаем правомерным сделать вывод о том, что по крайней мере в дайной системе биологической очистки сточных вод не происходит ни синтеза, ни разрушения БП активным илом. Все количество канцерогена, поступившее на СБО, выходит из системы в неизмененном виде, главным образом с активным илом. Таким образом, микрофлора СБО в отличие от почвенной не обладает способностью разрушать Б П. Снижение же концентрации его в сточной воде при ее биологической очистке, т. е. собственно очистка воды от БП, может происходить лишь за счет поглощения (адсорбции) неизмененного канцерогена активным илом. Этот результат согласуется с приводимыми в литературе предположениями (К. П. Ершова; Л. Н. Самойловнч и соавт.; К. П. Ершова и соавт.).
Главным для нашего исследования является, естественно, вопрос о характере влияния биологической очистки на концентрацию БП в сточной воде. В этом отношении характерны данные, приведенные в табл. 2 (они использованы в качестве исходных при составлении баланса).
Как видно из табл. 2, лишь во II серии образцов концентрация БП в прошедшей очистку воде (на сбросе) была существенно (в 7 раз) ниже, чем в поступившей в систему очистки из коллектора сточных вод. В этом случае, следовательно, происходит очистка сточной воды от БП, хотя и неполная. В I серии проб концентрация в прошедшей очистку воде была в б'^'раза выше, чем в исходной, поступившей на СБО из коллектора сточных вод. Данные табл. 2 содержат и объясненке такого неожиданного эффекта.
Таблица 1
Баланс БП в системе СБО сточных вод Сясьского ЦБК
Показатель Отбор проб
1-й 2-й
Поступление БП в СБО за
цикл, г 132,3 17,1
Выход БП из СБО за цикл, г:
с активным илом 92,5 17,6
с водой 19,8 1,0
Общий выход БП из СБО, г 112,3 18,6
Отклонения выхода от поступ-
ления, % — 15 +8,8
Таблица 2
Концентрация БП (в мкг/л) в воде из системы СБО (М:Ьт)
% а
Место отбора проб Отбор проб
1-я 2-й
Коллектор сточных вод Аэротенки Сброс очищенной воды 0,004 ±0,002 0,147±0,090 0,022±0,015 0,009*0,006 0,019± 0,006 0,0013± 0,0004
Для этого надо обратить внимание на концентрацию канцерогена в аэротенке. Соответствующие пробы отбирали в его начале, куда поступает сточная вода после внесения в нее биогенных солей. Резкое повышение концентрации БП в этих пробах свидетельствует о том, что в сточную воду был внесен канцероген вместе с биогенными солями. В этот период на Сясьском ЦБ К в качестве источника азота на СБО применяли сульфат аммония, получаемый на коксохимическом производстве. Как известно из литературы, сульфат аммония этого происхождения может содержать иногда значительные (более 1000 мкг/кг) примеси БП (Л. М. Шабад и соавт.). В пробах из разных партий этого препарата, использовавшегося в тот период на СБО Сясьского ЦБК, нами обнаружено присутствие БП (287—470 мкг/кг). В других видах биогенных солей (суперфосфате, аммофосе) этот канцероген практически не найден. Можно считать поэтому, что причиной повышения концентрации БП в аэротенках СБО Сясьского ЦБК по сравнению с исходной сточной водой являлось применение технического сульфата аммония коксохимического происхождения.
Как видно из табл. 2, в 1 серии проб концентрация БП в воде аэротенка была очень высокой —0,147 мкг/л и превысила в 35 раз его содержание в исходной сточной воде. Благодаря адсорбции канцерогена активным илом концентрация БП снизилась приблизительно в 7 раз. Несмотря на это, содержание его в очищенной воде оставалось все же значительно ббльшим, чем в исходных стоках. Во II же серии проб сульфат аммония повысил содержание БП в аэротенках лишь приблизительно в 2 раза. Адсорбция активным илом снизила концентрацию канцерогена почти в 15 раз. Это привело к существенному очищению воды от БП.
Таким образом, эффективность очистки от канцерогенных ПАУ, в частности от БП, зависит от степени загрязненности этими агентами очищаемой воды. Как отмечалось выше, загрязненность БП воды в аэротенках складывается из содержания его в исходной сточной воде и из поступ-
2Ю
1
151
Л
37.3
гЬ
& Ъ &
Л
Рис. 1. Содержание БП (в мкг/кг) в активных илах СБО, применяющих сульфат аммония (а) и аммиачную воду (б) ЦБК.
/ — Суоярвский ЦБК: 2 — СясьскнЛ ЦБК: 3 — Байкальский ЦБК: 4 — Котласский ЦБК: 5 — лабораторный активным пл. пыращсн-кый на сточных водах Святогорского ЦБК: Ч — Амурский ЦБК: ' — Архангельский ЦБК-
*1 ?
I1 11 11
*Ч
18 *
I
I ]
I I
<ч1
А 8 11
.2-
1972 ВТЭ ¡974 1975 1976 1977
Ж «Ю »»'
Рис. 2. Содержание БП (в мкг/кг) в активном иле СБО Сясьского ЦБК в разные годы.
а — при использовании технического сульфата аммония (до ремонта); б — при использовании технического сульфата аммонии (после ремонта); в — при использовании синтетического сульфата аммония; г — при использовании аммиачной воды.
ления с добавляемыми биогенными солями. При обследовании Сясьского и Архангельского ЦБК в сточных водах из коллектора, поступающих на очистку, обнаружены относительно небольшие количества БП — от следов (меньше 0,001 мкг/л) до 0,010 мкг/л. Добавка же в качестве источника азота технического сульфата аммония повышала концентрацию БП иногда в десятки раз. При таких условиях, несмотря на то что активный ил поглощает основную часть содержащегося в аэротенке БП, он оказывается не в состоянии извлечь все количество канцерогена, добавленное с биогенной солью. Следовательно, в таких случаях прохождение сточной воды через системы биологической очистки не только не снижает, но иногда даже повышает концентрацию в ней канцерогена.
В качестве источника азота при биологической очистке сточных вод можно применять, кроме технического сульфата аммония, и другие продукты, например аммиачную воду. На рис. 1 показано содержание БП в активных илах 2 групп предприятий. Видно, что содержание БП в активных илах СБО, применяющих сульфат аммония, значительно выше, чем в активных илах СБО, где используется аммиачная вода. Приведенные данные являются косвенным свидетельством более высокой степени очистки от канцерогенных ПАУ сточных вод СБО, использующих аммиачную воду. Это означает, что перевод СБО с сульфата аммония на аммиачную воду можно рекомендовать в качестве действенного средства повышения эффективности биологического метода очистки сточных вод от канцеро-генных'ПАУ по крайней мере для предприятий с относительно низкой загрязненностью стоков этими агентами.
Подтверждением этого можно считать также данные, приведенные на рис. 2. На нем показаны результаты определения БП в активном иле СБО Сясьского ЦБК на протяжении последних 10 лет. За это время произошли существенные изменения в работе СБО. Сначала был произведен капитальный ремонт системы, что существенно упорядочило ее работу. Некоторое время она действовала на синтетическом сульфате аммония, в котором БП практически отсутствует. С 1977 г. на СБО применяется аммиачная вода. Как видно из рис. 2, работа на аммиачной воде сопровождается существенным устойчивым снижением содержания БП в активном иле по сравнению с периодом использования сульфата аммония. Ц
Результаты проведенных исследований позволяют сделать, таким образом, заключение, что при работе систем биологической очистки сточных вод содержание канцерогенных ПАУ если и снижается, то только за счет поглощения (вероятно, адсорбции) этих соединений активным илом, а не вследствие разрушения их микрофлорой аэро-тенков, поскольку этот процесс в них, по-видимому, отсутствует. Важным фактором, способным существенно снизить эффективность биологической очистки сточных вод
в отношении канцерогенных ПЛУ и даже иногда привести к дополнительному ее загрязнению, является возможность введения в очищаемую воду значительных количеств этих соединений вместе с биогенными солями. Наибольшую опасность в этом отношении представляет сульфат аммония коксохимического происхождения, используемый на ряде предприятий. В то же время применяемая для этих целей на ряде предприятий целлюлозно-бумажной промышленности аммиачная вода обеспечивает достаточно стабильно низкое содержание БГ1 в активном иле СБО и, следовательно, хорошую эффективность очистки сточных вод от канцерогенных ПЛУ. Наблюдающееся при этом снижение содержании БП в избыточном активном иле также небезразлично с позиций охраны окружающей среды от загрязнения ее канцерогенными агентами, особенно при разработке способов полезного использования в народном хозяйстве этого отхода.
На основании изложенного можно сделать вывод о целесообразности проведения детального изучения применяемых в настоящее время способов биологической очистки сточных вод различного происхождения для выяснения влияния этой операции на содержание в сбрасываемой в открытые водоемы воде канцерогенных соединений разных типов.
Литература. Ершова К- П. — В кн.: Некоторые итоги изучения загрязнения внешней среды канцерогенными веществами. М., 1972, с. 33—35.
Ершова К. П., Нефедов Ю. П., Канцнникова Л. С. и др. — Гиг. и сан., 1974, № 2, с. 102—103.
Коган Ю. Л. — Там же, № 7, с. 110—113.
Ломова ¡Л. А. Микробиология активных илов для очистки сточных вод целлюлозного производства. М., 1968.
Поглазова М. //., Федосеева Т. £., Хесина А. Я• и др. — Докл. АН СССР, 1966, т. 169, № 5, с. 1174 — 1177.
Поглазова М..Н., Федосеева Т. Е., Хесина А. Я■ и др. — Там же, 1967, т. 176, № 5. с. 1165—1167.
Поглазова М-. П., Федосеева Т. £., Хесина А. Я■ и др. — Там же, 1968, т. 179, № 6, с. 1460—1462.
Поглазова М. Н., Федосеева Т. Е., Хесина А. Я• и др. — Там же, 1971, т. 198, № 5, с. 1211 — 1213.
Роговская Д. И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод. М., 1967.
Самойло^ич Л. Н., Трубников В. 3., Мациева Э. М. и др. — Гиг. и сан., 1975, № 10, с. 98—100.
Ша0ад-Л. М., Хесина А. Я., Фридман Я■ С. — Гиг. и сан., 1966, № 5, с. 111 —112.
Поступила 15.11.82
УДК 614.777:547.63:1579.842. М:579.262.55:615.33
О. Н. Яковлева, Ю. Г. Талаева
ИЗУЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ВЫЖИВАЕМОСТИ АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНЫХ САЛЬМОНЕЛЛ В ВОДЕ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В настоящее время проблема резистентности микроорганизмов к антибиотикам является весьма актуальной, так как возрастает роль антибиотикорезистентных микро-
Г организмов в инфекционной патологии человека и в связи с широким распространением нх в окружающей среде. Данные последних лет свидетельствуют о продолжающемся увеличении распространения антибиотикорезистентных бактерий семейства Enterobacteriaceae в воде (Kelch и Lee; Bell; Armstrong и соавт.; Bell и соавт.).
Однако несмотря на это, вопрос о выживаемости антибиотикорезистентных микроорганизмов в воде изучен недостаточно. Так, Э. Г. Набиев, Grabow и Proze&ky, Gra-bow и соавт. считают, что антибиотикорезистентные колн-формные бактерии и шнгеллы выживают дольше, чем бактерии, чувствительные к антибиотикам. По данным Anderson, у антибиотикорезистентных Е. coli более короткие сроки выживаемости. Smith и соавт. считают, что R-факторы, определяющие резистентность бактерий к антибиотикам, не влияют на сроки выживаемости.
Целью данной работы являлось изучение распространения и выживаемости антибиотикорезистентных сальмонелл в воде открытых водоемов.
Штаммы сальмонелл были выделены из воды открытых водоемов в лаборатории патогенных энтеробактернй НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина, получены из ЦНИИ эпидемиологии и Ленинградского НИИ экспериментальной микробиологии (НИИЭМ) им. Пастера.
Биохимические свойства культур определяли прн высеве их на «пестрый ряд», содержащий следующие угле-Ь воды и спирты: глюкозу, лактозу, сахарозу, мальтозу, рамнозу, маинит, сорбит, дульцит, инозит. Протеолити-ческие свойства (разжижение желатины, продукцию индола и сероводорода) и подвижность проверяли по общепринятым методам. Антигенную структуру культур изучали в реакции агглютинации на стекле с соответствующими специфическими сыворотками, чувствительность штаммов к антибиотикам — методом стандартных серийных разведении на плотной питательной среде (С. М. На-вашин и И. П. Фомина). Колициногснмость определяли
по методу Рге«1епсч. Гемолитическую активность проверяли при высеве культур на 1,5% кровяной агар, содержащий эритроциты барана. Вирулентность культур определяли на модели ннутрибрюшинного заражения мышей (введением 0,5 мл культуры соответствующего разведения, приготовленного из смыва 18-часовой агаровой культуры бактерий). Выживаемость культур изучали в модельных водоемах с речной нативной и автоклавированной водой при комнатной температуре. Всего проведено по 3 серии опытов для каждого типа воды. Доза заражения воды колебалась в пределах 1 X 10в-2,ЗХ 108 клеток в 1 мл. Микробное число речной воды, взятой в опыт, составляло 370 бактерий в 1 мл, колн-титр превышал 0,04.
Полученные данные обрабатывали статистически. Юл0 рассчитывали по формуле Кербера, средние геометрические величины высевов из воды и их доверительные интервалы сравнивали с 95% уровнем вероятности (И. П. Аш-марнн и А. А. Воробьев).
Штаммы (84) сальмонелл различных серогрупп, выделенных из воды открытых водоемов и сточных вод, были проверены на чувствительность к 8 антибиотикам. Антн-бнотикограммы штаммов представлены в табл. 1.
Для изучения выживаемости в воде'антибиотикоре-зистентных и антибиотихочувствительных в. 1урМтнпит было отобрано 6 штаммов. Характеристики их представлены в табл. 2. Все штаммы были музейные, а № 135 — свежсвы деленным.
По морфологическим и культуральным свойствам штаммы были типичны. По биохимическим свойствам различались способностью ферментировать сахарозу и инозит, по протеолитнческим свойствам —способностью образовывать сероводород. Реакция агглютинации у всех штаммов была четко выражена с О1-, 04- и 012-сывороткон и слабо — с сывороткой 06 и сывороткой первой фазы Н-ан-тигена. Все штаммы были не колнциногенны и не продуцировали гемолизин. Вирулентность штаммов была различной (ЬО50 колебалась от 3,5-104—9,3-Ю4 у чувствительных к антибиотикам до 1,5-10'—5,4-10е у резистентных).
