CC BY
13
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФЕНОЛОВ НА ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ ПРИ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ ЕЕ ХЛОРОМ
Кандидат медицинских наук М. Н. Светлакова
Иэ кафедры коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института '
Работами В. А. Углова, М. В. Болтиной, Л. Г. Житомирского, М. Л. Кошкина и др. было показано, что возникновение специфических «аптечных» запахов воды при ее хлорировании обусловлено образованием хлорфенолов. Особенностью этого явления, которое было охарактеризовано в литературе как провоцирование запахов воды в процессе ее дезинфекции, является то, что даже ничтожные концентрации фенола, совершенно незаметные по запаху, дают в присутствии активного хлора «аптечный» запах.
Собранные Институтом общей и коммунальной гигиены АМН СССР материалы по характеристике запахов воды открытых водоемов указывают также на возросшую частоту случаев появления хлорфенольных или «аптечных» запахов в обработанной воде водопроводов ряда городов. П. Д. Ксенофонтова описывает появление «аптечного» запаха в воде Томского водопровода. Отсюда естественно, что вопросы дальнейшего изучения факторов, обусловливающих провоцирование запахов воды при дезинфекции ее хлором, приобрели в настоящее время актуальное значение.
При гигиеническом изучении вредного влияния фенольных сточных вод ¡на условия водопользования (Л- Н. Габрилевская, М. Н. Светлакова, М. С. Несмеянова) было замечено, что часть из них совершенно не давала эффекта провоцирования в присутствии активного хлора.
В настоящей работе мы поставили задачу исследовать в экспериментальных условиях, с одной стороны, способность различных фенолов ухудшать органолептические свойства воды при хлорировании, с другой— определить наиболее важные факторы, способствующие образованию в питьевой воде пахучих хлорфенолов. С этой целью для всех исследованных нами фенолсодержащих веществ были одориметрически определены пороговые концентрации в воде до и после ее хлорирования. Дозы хлора и время контакта примерно соответствовали тем, которые приняты в водопроводной практике централизованного водоснабжения (0,5—1—1,5 мг/л в течение 30 минут).
3 указанном плане исследованию подвергли три группы веществ.
В первую вошли одноатомные фенолы: собственно фенол или карболовая кислота, орто-мета-паракрезол, тимол, паратретичный бутилфенол, смесь изомеров диизобутилфенола, смесь паратретичного бутилфенола с дитретичным бутилфенолом.
Вторую группу составили многоатомные фенолы: резорцин, гидрохинон, пирокатехин, пирогаллол.
Наконец, к третьей группе мы отнесли такие соединения, как а- и р-нафтолы и дифенилолпропан, которые по гвоим физико-химическим свойствам очень близко стоят к фенолам. При выборе столь многочисленной группы фенолов и их производных мы руководствовались соображением о том, что большинство из них может кстречаться в сточных водах весьма обширного круга производства. Многие из названных выше соединений являются основными, вспомогательными или побочными продуктами заводов, коксохимической, металлургической, нефтеперегонной, лакоюра-сочной промышленности, а также заводов органического синтеза (табл. 1).
Таблица 1
Фенольные соединения в производственных сточных водах
Название вещества
Формула
Предприятия, в сточных водах которых встречаются фенолы
Карболовая кислота
О-крезол
М-крезол П-крезол Тимол
Паратрегичный бутил фенол Смесь изомеров
лиизобутилфеиола Смесь гаратретич-ного бутилфенола с дитретичным
А. Одноатомные фенолы СвН,ОН
о-сн3с6н4он
М-СН3С6Н4ОН П-СН3С6Н4ОН (СН)(С3Н,)С6Н5ОН
С3Н9С6Н4ОН С7Н17СвН4ОН | С3НвСвН4ОН
I С3НэС3НэС6Н4ОН
Коксохимические, металлургические азотнохимические, нефтеперегонные, кожевенные, аннлинокрасоч-ные, Газогенераторные и сухой перегонки дерева
Коксохимические, перегонка слан-цгв, изготовление пластмасс
Те же
Те же
Сухая перегонка дерева и каменного угля
Приготовление лаков и эмалей Те же Те же Те же
Б. Многоатомные фенолы
Резорцин Гидрохинон Пирокатехин Пирогаллол
«-нафтол (3-нафтол
Дифенилолпропан
М-СеН4(ОН)2 П—С6Н4(ОН)2 О—С8Н4(ОН)2 СсН3(ОН)3
Изготовление синтетических красок Кинофабрики
Фармацевтические заводы Кииофабрнкн, изготовление красок
В. Вещества, близкие к фенолам
С1иН7ОН С,0Н7ОН (СН3)2С,,Н5ОНСвН5ОН
Изготовление органических красителей, перегонка каменного угля Те же
Изготовление лаков и эмалей
В литературе остается недостаточно выясненным вопрос о том, какие именно из веществ типа фенолов ^способны вызывать «аптечный» запах воды в условиях ее обеззараживания хлором. Из данных, представленных в табл. 2 видно, что лишь немногие из веществ, составляющих группу фенолов, способны провоцировать «аптечный» запах воды, под-
Таблица 2
Порог запаха фенольных соединений до и после хлорирования
Концентрация (в мг/л)
Название вещества пороговая по запаху дающая хлорфеноль-ньй запах в воле с хлором
А. Одноатомные фенолы
Карболовая кислота ......... 18,0 0,005
0-крезол .............. 0,002 0,001
М-крезол .............. 0,002 0,001
П-крезол.............. 0,005 0,002
Тимол . ............. 0,05 Запах отсутствует
Паратретичный бутилфенол....... 3,2 • •
Смесь изомеров диизобутилфенола..... 0,5 » я
Смесь паратретнчного бутилфенола в дитре-тичном .............. 0,25 я •
Б. Многоатомные фенолы
40,0
Пирокатехин............. Не дает запаха даже при концентрации 60 г/л 0.9 г/л ■
Пирогаллол....... ..... Не дает запаха даже при концентрации 5 г/л
а -нафтол . . . Э -нафтол . . . Дифенилолпропа н
В. Вещества, близкие к фенолам
9,0
9.0
500,0
вергнутой хлорированию. К таким соединениям следует отнести собственно фенол или карболовую кислоту и всю группу крезолов. В аналогичных исследования* М. С. Несмеянова приходит к выводу, что, помимо карболовой кислоты и крезолов, тимол в концентрации, не изменяющей органолептических свойств воды, также может резко нарушать их, если вода подвергается действию хлора. Однако в работе М. С. Несмеяновой отсутствуют указания на условия проведения опытов в отношении реакции воды, в то время как наши опыты проводились при определенном рН воды, равном 7,0. О влиянии реакции среды на провоцирование хлорфенольных запахов будет сказано ниже.
Полученные нами результаты целиком согласуются с известными данными В. А. Углова о том, что одноатомные фенолы быстро 'вступают в реакцию со сзободным хлором, образуя монохлорфенолы, отличающиеся интенсивным «аптечным» запахом, Очевидно, образование пахучих хлорфенолов связано с химической структурой различных фенолов, характеризующихся более или менее сложными боковыми связями. Следу-
ет, однако, подчеркнуть, что в просмотренной нами литературе, затрагивающей этот вопрос, встречаются весьма противоречивые суждения. Так, ряд авторов считает, что образование хлорфенолов идет за счет замещения хлором гидроксильной группы в структурной формуле фенолов (М. Лихосперостов, Р. Архангельский). Напротив, по мнению Е. Шилова, при образовании хлорфенолов хлор замещает любой атом водорода в фенольном кольце. Из данных табл. 2 видно также, что большинство одноатомных фенолов, хотя и обладающих одной гидроксильной группой, но имеющих более сложную боковую цепь (тимол, паратретичный бутилфенол, смесь изомеров диизобутилфенола и др.), не провоцирует «аптечного» запаха в воде, к которой добавлен хлор.
Таким образом, из всех одноатомных фенолов только карболовая кислота и крезолы, попадая в питьевую воду в концентрациях, ниже пороговых по запаху, отличаются выраженной способностью образовывать с хлором резко пахучие соединения.
Многоатомные фенолы отличаются высокой растворимостью в воде. Их пороговые концентрации в воде, установленные по запаху, очень высоки. Так, например, ни пирогаллол, ни гидрохинон не придают воде никакого специфического запаха при содержании их в водном растворе в концентрации 5 и 60 г/л. Многоатомные фенолы, по нашим данным, не способны сообщать хлорированной воде «аптечного» запаха. Этот факт следует, очевидно, связывать с известными в литературе данными о том, что для многоатомных фенолов реакция замещения ведет к образованию полихлорфенолов, не обладающих специфическим запахом. Возможно, что наличие в структурной формуле многоатомных фенолов не одной, а двух и более гидроксильных групп способствует полноте реакции замещения хлором, т. е. образованию полихлорфенолов. Наконец, данные табл. 2 показывают, что органические вещества, близкие по своей структуре к многоатомным фенолам, так же как и последние, не влияют на органолептические свойства воды в процессе ее хлорирования.
Переходя ко второй части исследований, характеризующих влияние некоторых факторов на эффект провоцирования хлорфенольных запахов, необходимо особо подчеркнуть, что этот вопрос имеет далеко не последнее значение в практике борьбы с «аптечным» запахом питьевой воды. Дело в том, что отдельные фенолы этого комплекса, как правило, не провоцирующие «аптечного» запаха, способны при определенных условиях водной среды приобретать указанное свойство. Это тем более важно, что стоки многих производств, связанных с обработкой феноль-ных соединений, содержат также разнообразные органические растворители, кислоты, щелочи. В конечном счете те или другие физико-химические условия могут способствовать, с одной стороны, гидролизу и окислению фенолов в водной среде, с другой — образованию в присутствии активного хлора пахучих соединений с фенолами. Поэтому мы считали необходимым не только установить перечень фенолов, безусловно провоцирующих «аптечные» запахи при обработке воды хлором, но и выделить те из фенолов, которые в этом отношении ведут себя непостоянно. В частности, учитывая указание В. А. Углова, что запах хлорфенола быстро исчезает при подщел'ачивании водных растворов и снова появляется в кислой среде, мы попытались выяснить влияние изменения рН на устойчивость хлорфенольных запахов, исследуя в этом отношении все три группы взятых нами фенолов.
Из группы растворителей были использованы толуол и ацетон, так как, во-первых, в них хорошо растворяются почти все исследованные нами вещества из группы фенолов, во-вторых, они характеризуются высокой растворимостью в воде, в-третьих, из литературных данных удалось установить, что в ряде производств (лакокрасочная, коксохимическая промышленность) толуол и ацетон встречаются в сточных водах в сочетании
с веществами группы фенолов. Данные по исследованию комбинированного действия отдельных фенолов с органическими растворителями в разных условиях реакции среды представлены в табл. 3.
Таблица 3
Влияние активной реакции и присутствия толуола и ацетона на образование «аптечного» запаха при хлорировании фенольных соединений
Наличие „аптечного" запаха при рН воды
Сочетание веществ и их концентрация (в мг/л)
5,0 7.0 9,0
Тимол 0,04..... + — —
а-нафтол 5...........; , + — —
¡5 -нафтол 5............. + — —
Ацетон 71,5 :............ — — —
Толуол 0,086 ..... — — —
Тимол 0,04+толуол 0.086 ........ + +
а-нафтол 5+ толуол 0,086 .... ... + + —
¡5-нафтол 5+ толуол 0,086 ........ + + —
Дифенилолпропан 400+толуол 0,086 .... + + —
Тимол 0,04 + ацетон 71,5 ..... + — —
в-нафтол 5+ацетон 71,5........ + + —
Р-нафтол 5+ацетон 71,5........ + + — •
Примечание. Знаком + отмечено наличие хлорфенольного запаха; зна-
ком — его отсутствие.
Если взять условия нейтральной реакции воды, то, как было показано в табл. 2, все исследованные фенолы, кроме карболовой кислоты и крезолов, не дают хлорфенольного запаха. Также не дают провоцирования запахов при хлорировании отдельно взятые растворители (ацетон, толуол). Однако даиные, приведенные в табл. 3, показывают, что в той же самой нейтральной среде сочетание некоторых фенолов с растворителями вызывало появление «аптечных» запахов. Из данных той же табл. 3 видно, что в кислой среде ряд фенолов, которые не провоцируют хлорфенольных запахов в нейтральной среде, дают этот запах (тимол, а- 1 ¡3"нафтол). Напротив, в щелочной среде сочетание тех же фенолов с растворителями не дает появления «аптечных» запахов.
Выводы
1. Изучалась способность различных фенолов образовывать хлор-фенольные соединения, ухудшающие качество воды. В опытах установлена зависимость появления «аптечного» запаха от характера фенолов, сочетания их с некоторыми растворителями и концентрации водородных ионов в воде.
2. Хлорфенольные запахи при хлорировании воды возникают при содержании в ней фенола (карболовом кислоты) и крезолов в концентрации, ниже пороговой по запаху. Одноатомные фенолы, имеющие в
своей молекуле сложные боковые связи, многоатомные фенолы, а также вещества, близкие к фенолам, в аналогичных опытах не ухудшают орга-нолептических качеств воды.
3. Многие из сложных фенолов, взятые в сочетании с такими растворителями, как ацетон и толуол (что типично для сточных вод некоторых производств), проявляют способность в присутствии активного хлора придавать воде характерный «аптечный» запах.
Понижение активной реакции среды способствует появлению хлор-фенольных запахов.
ЛИТЕРАТУРА
Житомирский Л. Г., Методы профилактики и борьбы с привкусами и запахами npw хлорировании питьевой воды, Ростиздат, 1939.— Кошкин М. Л., Хлорирование питьевой воды с аммонизацией, Харьков, 1941. — Ксенофонтова Д. П., Хлорфенольный запах в воде Томского городского водопровода и его устранение, Гигиена и санитария, 1947, № 10. — Лихосперостов М., Архангельский Р., О механизме галогеиирования фенолов, Журнал общей химии, 1937, № 13.— Несмеянова М. С., О предельно допустимых концентрациях фенола в водоемах, Гигиена и санитария, 1953, № 7.— Углов В. А., Болтина М. В., О прохождении аптечного запаха воды, Гигиена и эпидемиология, 1930, № 6—7. — Шилов Е., О механизме галогеиирования фенолов, Журнал общей химии, 1938, № 6.
Поступила 22/VII 1954 г.
£ т* *
ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ПОЧВЫ ОТ ЯИЦ АСКАРИД
Проф. 3. Г. Василькова, проф. В. А. Набоков
Из Института малярии, медицинской паразитологии и гельминтологии Министерства здравоохранения СССР
Известно, что в эпидемиологии гельминтозов большое значение имеет почва дворов, садов, огородов, загрязненная яйцами гельминтов.
На поверхности почвы яйца гельминтов быстро погибают в весенне-летние месяцы от солнечной радиации, высокой температуры почвы, достигающей 40° и выше, и от высыхания (Н. П. Шихобалова и Л. И. Го-родилова, 1945; Н. П. Шихобалова и Е. С. Лейкина, 1945; С. Л. Альф, 1949; 3. Г. Василькова, 1950, и др.). Но в затененных местах, а также на глубине более 2 см яйца аскарид развиваются до инвазионной стадии, выживают в течение многих месяцев и вызывают заражение при попадании в организм человека.
В литературе имеется значительное количество работ, свидетельствующих о зависимости аскаридоза от степени загрязнения почвы дворов яйцами гельминтов (К. И. Скрябин, 1925; Е. Н. Павловский, 1929; О. М. Белозерова и 3. В. Крылова, 1945; 3. Г. Василькова и О. М. Бело-зерова, 1948; и др.).
Вот почему в борьбе с акаридозом огромное значение имеют мероприятия по охране внешней среды от загрязнения нечистотами, а также мероприятия по дегельминтизации почвы в тех случаях, когда не удается предупредить ее загрязнения.
Между тем проблема дегельминтизации почвы, имеющая большое профилактическое значение в борьбе с гельминтозами, не разрешена до настоящего времени. В русской и зарубежной литературе имеется лишь несколько работ о дегельминтизации почвы. В 1940 г. Е. А. Мясникова впервые предложила дегельминтизировать пол и навоз в свинарниках горячим воздухом (170°) из специального дегельминтизатора, сконстру-
