Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиенические аспекты использования дезинфектантов хлорпроизводного ряда в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении

На правах рукописи

ХАЧАТУРОВ АРКАДИЙ АЗАТОВИЧ

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕЗИНФЕКТАНТОВ ХЛОРПРОИЗВОДНОГО РЯДА В ЦЕНТРАЛИЗОВАННОМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОМ ВОДОСНАБЖЕНИИ

14.00.07 - Гигиена

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Екатеринбург, 2004

Работа выполнена в ГУ «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации»

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор

Клара Петровна Селянкина

кандидат медицинских наук

Владиимир Борисович Гурвич

Официальные оппоненты:

Доктор медицинскихнаук, профессор Владимир Григорьевич Константинов Доктор медицинскихнаук, профессор Евгений Владимирович Ползик

Ведущая организация: Пермская государственная медицинская академия

Защита диссертации состоится «¿^ » декабря 2004 г. в часов на заседании Диссертационного Совета К 208 102.01 при Уральской государственной медицинской академии (620219, г. Екатеринбург, ул. Репина, 3)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной медицинской академии (г Екатеринбург, ул. Ключевская, д. 17).

Автореферат разослан «

№ » 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета доктор медицинских наук, профессор

Г.М. Насыбуллина

Ъъчч-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Тсхмы. Федеральным Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г. защита и сохранение здоровья населения провозглашены в качестве государственной национальной проблемы. Важнейшим направлением в ее решении является обеспечение оптимальных условий среды обитания человека, негативные процессы которой оказывают существенное влияние на его здоровье.

Среди факторов окружающей среды, формирующих комплексную антропоте х но генную нагрузку на организм человека, одно из первых мест принадлежит качеству питьевой воды. Вклад питьевой воды может достигать

В современных условиях обеспечение населения доброкачественной питьевой водой становится все более актуальной гигиенической, научно-технической и социальной проблемой. Это вызвано растущим дефицитом воды питьевого качества, интенсивным химическим и бактериологическим загрязнением источников питьевого водоснабжения и несовершенством во-доподготовки на очистных сооружениях, а также изношенностью разводящих сетей.

По данным Государственных докладов «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации» (2000, 2002, 2003 гг.) в целом по России число нестандартных проб питьевой воды, подаваемой населению, по санитарно-химическим показателям составляет 19,5%, а микробиологическим - 9,08%.

Микробное загрязнение питьевой воды нередко является причиной возникновения кишечных инфекций. Так, число зарегистрированных вспышек острых кишечных заболеваний возросло с 112 в 1997 г. до 155 в 2001 г. Почти вдвое увеличилось число пострадавших.

Проблема водоснабжения населения не теряет актуальности и для

30%.

уральского региона, использующего

водоемы с высокой цветностью, а также содержащие тяжелые металлы природного и техногенного происхождения, в том числе марганец и железо (Свердловская, Пермская, Челябинская, Тюменская области, Ямало-Ненецкий национальный округ). Освобождение питьевой воды от соединений марганца до сих пор не имеет однозначного решения.

В XXI веке перспективными направлениями в решении этой проблемы будут усиление охраны водоисточников от загрязнения и совершенствование технологий водоподготовки, так как действующие в настоящее время очистные сооружения в условиях растущей интенсивности загрязнения водоисточников не способны осуществлять свои барьерные функции в отношении тяжелых металлов, хлорорганических соединений, фенолов, нефтепродуктов, вирусов, кишечных протозойных и других загрязнений (А.Г. Малышева и соавт. 2001; Ю.А. Рахманин и соавт. 2002; H.A. Романенко и соавт., 2002; H.A. Русанова и соавт., 1992; М.М. Сайфутдинов и соавт., 1995).

Многопрофильность проблемы обеспечения населения доброкачественной питьевой водой определяет актуальность научных разработок по совершенствованию технологических процессов очистки воды и исследований по их гигиенической оценке (Н.В. Русаков, 2002).

Особую значимость приобретают вопросы обеззараживания и консервации питьевой воды (A.B. Авчинников, 2001).

В последние годы появляется масса реагентов и технологий, интенсифицирующих процесс водоподготовки и повышающих барьерную роль водопроводных сооружений (коагулянты, флокулянты, сорбенты). Однако в качестве дезинфицирующих реагентов по-прежнему продолжают использоваться соединения хлора (жидкий хлор, хлорная известь, гипохлорит кальция и др.). Эти реагенты не обеспечивают полной эпидемической безопасности питьевой воды, особенно при инфицировании анаэробными микроорганизмами и вирусами. Дозы хлора, обеспечивающие уничтожение бактериальной микрофлоры, зачастую неэффективны в отношении кишечных вирусов (В.В Семенова и соавт., 2001; В.И. Сергевнин и соавт., 2003; Ю.А Рахманин с со* t Г •

.» вот а

авт, 2002), в том числе вирусов гепатита А и ротавирусов (А В. Авчинников и соавт., 1996).

Кроме того, при хлорировании воды с высоким содержанием органических веществ природного и техногенного происхождения образуются токсичные хлор органические соединения - тригалометаны. обладающие канцерогенным и мутагенным эффектом (Г.Н. Красовский и соавт., 1981; 2002; 2003).

В Свердловской области доля проб питьевой воды, в которых содержание хлорорганических соединений не соответствовало ПДК, в 1999 г. составила 16,6%, Пермской - 8,2%, Ямало-Ненецком округе - 70,0% (Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в РФ»; 2000, 2002).

Таким обратом, недостаточная эффективность свободного хлора в достижении обеззараживающего эффекта и образование опасных для здоровья человека хлорорганических соединений обусловливают актуальность поиска и внедрения более эффективных и менее опасных для здоровья населения дезинфицирующих агентов в подготовке питьевой воды. К такого рода реагентам относятся диоксид хлора и нейтральный анолиг.

По своей химической природе диоксид хлора является сильным окислителем, который, вступая в контакт с водой, обеспечивает мощный бактерицидный эффект, а образующиеся при его распаде хлориты и хлораты обладают пролонгированным обеззараживающим действием при транспортировке воды в разводящих сетях (A.M. Войтенко и соавт., 1997, 1998; В.А. Прокопов и соавт., 1997).

Нейтральный анолиг представляет собой смесь сильных кислородсодержащих окислителей и, обладая высокой цитотоксичностью, оказывает бактерицидный эффект (В.М. Бахир и соавт., 1996; В.И. Прилуцкий и соавт., 1996).

Эти реагенты применяются в качестве окислителей и дезинфектантов в зарубежной практике водоснабжения (Lykins и соавт, 1990) Однако их эф-

фективность во многом зависит от качества исходной обрабатываемой воды и общей схемы водоподготовки Особые трудности вызывает применение диоксида хлора для обработки высокоцветных вод, содержащих органические и неорганические техногенные загрязнения.

Недостаточная изученность механизма взаимодействия диоксида хлора и анолита нейтрального с высокоцветными водами затрудняет разработку принципа установления рабочих доз и гигиеническую оценку их обеззараживающего эффекта в условиях текущего режима и чрезвычайной эпидемической ситуации.

Не изучены органолептические свойства, токсичность и мутагенность воды при обработке диоксидом хлора и анолитом нейтральным.

Решению этих вопросов посвящена выполненная работа.

Цель исследований: дать сравнительную гигиеническую оценку диоксида хлора и анолита нейтрального; разработать рекомендации санитарно-эпидемиологического контроля при их использовании в качестве дезинфек-тантов в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи'

- определение бактерицидных, вирулицидных, антипаразитарных свойств дезинфектантов с установлением принципа подбора рабочих доз при работе в текущем режиме и в чрезвычайной эпидемической ситуации;

- изучение способности хлорпроизводных дезинфектантов как окислителей органических и неорганических веществ, содержащихся в воде водоисточников, образование хлорорганических соединений, окисление марганца и железа;

- изучение влияния дезинфектантов на органолептические свойства обрабатываемой воды;

- исследование токсичности, мутагенности, гонадотоксичности и аллергенных свойств воды, обработанной изучаемыми дезинфектантами,

- оценка хлорпроизводных дезинфектантов в опытно-промышленных испытаниях;

- разработка схемы производственного и санитарно-гигиенического контроля в технологии водоподготовки с использованием хлорпроизводных дезинфектантов.

Научная новизна и теоретическая значимость исследований.

Впервые изучены закономерности и дана оценка сравнительной гигиенической эффективности новых дезинфектантов хлорпроизводного ряда, их преимуществ перед жидким хлором при использовании в обработке высокоцветных вод.

Доказан повышенный бактерицидный и вирулицидный эффект уменьшения образования хлорорганических соединений, выявлена безопасность для здоровья населения питьевой воды, обработанной изученными де-зинфенктантами в сравнении с хлором.

Обоснованы наиболее оптимальные режимы использования дезинфектантов в подготовке питьевой воды из поверхностных источников, отличающихся высокой цветностью, содержанием железа и марганца.

Практическая значимость и внедрение результатов работы. Разработаны информативные критерии гигиенической оценки технологии обеззараживания питьевой воды дезинфекгантами хлорпроизводного ряда. Предложена схема производственно-лабораторного контроля за эффективностью водоподготовки и качеством воды, подаваемой населению, которая апробирована в опытно-промышленных испытаниях, утверждена органами санэпид-надзора и внедрена на Верхне-Выйском водопроводе г. Н.Тагила. Получено санитарно-эпидемиологическое заключение Областного центра Госсанэпиднадзора, разрешающее постоянное использование диоксидной технологии на Верхне-Выйском водопроводе г. Н. Тагила.

Результаты исследований послужили основанием для получения официального разрешения Министерства здравоохранения и социального развития РФ на использование диоксида хлора в практике водоподготовки в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Апробация работы и публикация материалов

По результатам исследований опубликовано 12 статей.

Работа докладывалась и обсуждалась на:

- Двенадцатой Международной выставке-семинаре «Уралэкология Техноген. Металлургия» 27-29 марта 2002, г. Екатеринбург

- Пятом Международном конгрессе«Экватэк-2002 Вода Экология и технология», 4-7 июня 2002, г. Москва.

- Пленуме Межведомственного научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации 15-16 декабря 2002, г. Москва.

- Седьмом международном симпозиуме «Чистая вода России-2003», 15-19 апреля 2003, г. Екатеринбург.

- Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию создания Госсанэпиднадзора России, 2002, г. Москва,

Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», 2003, г. Екатеринбург.

- Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», 2004, г. Екатеринбург.

- Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы промышленных регионов», 2004, г. Екатеринбург.

Личный вклад автора. Автором сформулированы актуальность и цель работы, поставлены задачи, разработана программа исследований Автор принимал непосредственное участие в организации исследований по гигиенической оценке и разработке производственно-лабораторного контроля при проведении опытно-промышленных испытаний внедрения диоксидной технологии на Верхяе-Выйском гидроузле г Н Тагила, сборе и оценке материалов качества воды источников водоснабжения, выполнении экспериментов на лабораторных животных по изучению опасности воды, обработанной дезин-фекгантами

Автором лично проанализированы, статистически обработаны и обобщены результаты комплексных исследований, на основании которых подготовлены материалы, представленные для получения официального разрешения об использовании диоксида хлора в практике централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения на территории РФ.

На защиту выносятся положения, обосновывающие преимущества диоксида хлора и анолита нейтрального, по сравнению с хлором при обработке высокоцветных вод с высоким содержанием органических веществ природного и техногенного происхождения:

1. Диоксид хлора и анолит нейтральный обладают более сильным обеззараживающим действием по отношению к микрофлоре.

2. Изученные дезинфектанты уменьшают образование хлорорганиче-ских соединений, не сообщают воде неприятных (в том числе хлорфеноль-ных) запахов.

3. Совместное использование диоксида хлора и хлора значительно снижает дозу хлора, необходимую для достижения дезинфицирующего эффекта, уменьшая тем самым образование галогенсодержаших соединений, и обеспечивает стойкий пролонгированный эффект в распределительных сетях.

4. По результатам хронических санитарно-токсикологических экспериментов вода, обработанная диоксидом хлора и анолитом нейтральным, безопасна для здоровья населения.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав по методике и результатам собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы.

Текстовая часть диссертации изложена на 127 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 41 таблицей, 11 рисунками. Список литературы содержит 170 источников, из них 32 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объем и методы исследований

Гигиеническая оценка новых технологий дезинфекции питьевой воды с применением хлорсодержащих реагентов - диоксида хлора и анолита нейтрального давалась в сравнении с атомарным хлором.

Исследования проводились в испытательных центрах' ГУ «ЕМНЦ МЗ и CP РФ», ГУ «ОЦГСЭН в Свердловской области», МУП «Водоканал» гг. Екатеринбурга и Н. Тагила, имеющих аттестаты аккредитации.

Гигиеническая оценка технологий давалась в соответствии МУ 2.1.4.783-99 и СанПиН 2 1 4.1077-01. Диоксид хлора и его дозирование производили на установках Bello Zon фирмы Про-Минент, Германия Сырьем для получения диоксида хлора служил хлорит натрия. Анолит нейтральный получали на установке СТЭЛ путем электрохимического разложения хлорида натрия. Определение содержаний диоксида хлора проводили фотометрическим методом с N N диэтил-р-фенилендиамином, хлорит-ионов - потенцио-метрическим методом. Анолит нейтральный контролировался по остаточному свободному хлору. Оборудование и реагенты имеют гигиенические заключения о соответствии санитарно-гигиеническим требованиям, методики определения метрологически аттестованы.

Исследования диоксида хлора и анолита нейтрального проводились на стадии лабораторных испытаний. Диоксидная технология дополнительно оценивалась в опытно-промышленных испытаниях на Верхне-Выйском гидроузле г Н Тагила в течение года по специальной программе, которая определяла точки, периодичность контроля и перечень показателей Индикаторными показателями бактерицидного действия служили: ТКБ, ОКБ, ОМЧ, определяемые по МУК 4.2.671-97, К-фагиМУК 4.2 1018-01. Вирулицидное действие оценивалось на вирусах полиомиелита - «Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки эффективности и безопасности», 1998; антипаразитарное - по жизнеспособности цист лямблий - МУК 4 2 964-00 Органолептические свойства воды и химический состав определялись i остирован-

ными методиками, хлорорганические соединений - по МУК 4.1.646-96 и ГОСТ Р 51392-99.

Модельные эксперименты проводились на подземных водах и воде поверхностных источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения - Волчихинском и Верхне-Выйском водохранилищах, а также для сравнения оз Глухом, различающихся показателями цветности, мутности, окисляемости перманганатной, бактериологического загрязнения. В модельных экспериментах образование хлорорганических соединений исследовалось на исходных природных водах и с искусственным добавлением органических веществ: фенолов, нефтепродуктов, СПАВ в концентрациях на уровне ПДК Дезинфектанты вводились в максимальных дозах, установленных по бактерицидному эффекту

Токсикологическая характеристика воды, обработанной дезинфек-тантами, давалась в экспрессных и хронических санитарно-токсикологических экспериментах. Экспрессная оценка - в тестах на светящихся бактериях, сперматозоидах бычков, суммарная мутагенная активность - в тесте Эймса Для расширенной токсикологической характеристики воды, обработанной дезинфектантами, поставлены три серии хронических экспериментов на белых крысах. Первая серия поставлена на воде Волчихинского водохранилища, вторая - Верхне-Выйского, третья - по оценке воды, обработанной анолитом нейтральным.

Животные разбивались на группы, которые получали воду, обработанную изолированно диоксидом хлора в дозе 10 и 5 ПДК по хлоритам, жидким хлором на уровне 1,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора. В опытах на воде Верхне-Выйского водохранилища дополнительно включены группы, получавшие диоксид хлора в дозе 5 ПДК по хлоритам + хлор 1,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора, диоксида хлора ПДК по хлоритам + хлор 0,5 мг/дм3 остаточного активного хлора. Анолит нейтральный вводился животным в дозах 1,0 и 0,5 мг/дм3 Контролем в эксперименте служила исходная вода без дезинфектанта В каждой группе было по 10 животных Общее коли-

чество животных составило - 220 шт. Вода подавалась крысам через градуированные поилки.

Токсическое действие воды, обработанной дезинфектантами, оценивалось по следующим показателям: масса животных, состояние центральной нервной системы (суммационно-пороговый показатель), гепатотоксический и кардиостатический эффект (аланин- и аспартатаминотрансферазы), функции почек (мочевина в крови), содержание гемоглобина. По окончании экспериментов изучались аллергенный, гонадотоксический и мутагенный эффекты. В опытах использовались общепринятые методики.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В модельных экспериментах было установлено, что бактерицидный эффект диоксида хлора зависит от качества исходной воды. На подземных водах, качество которых соответствовало гигиеническим требованиям, гарантированный бактерицидный эффект был получен при концентрации хлорит-иона 1,5 ПДК.

На водах поверхностных источников с предварительным микробным заражением гарантированного бактерицидного эффекта не удалось достичь даже при 5-6 ПДК хлорит-иона.

Учитывая то обстоятельство, что вода из Верхне-Выйского водохранилища подается населению без предварительной очистки лишь после обеззараживания хлором, и это не гарантирует эпидемическую опасность в разводящей сети, во втором варианте была апробирована схема комбинированной дезинфекции воды жидким хлором на стадии первичного хлорирования и диоксидом хлора перед подачей воды в сеть (АМ. Войтенко с соавт., 1998, 1999).

В опытах, проведенных на воде без дополнительного бактериального заражения, стопроцентный бактерицидный эффект был получен при обработке воды хлорной известью на уровне 0,2 мг/дмэ остаточного свободного хлора

и диоксидом хлора - 0,2 мг/дм3 (в пределах ПДК по хлорит-иону) - ОМЧ, ТКБ, ОКБ, коли-фаги, СК - отрицательны (табл. 1).

Таблица 1

Дезинфицирующий эффект комбинированного действия хлора и диоксида хлора в опытах на воде Верхне-Выйского водохранилища без дополнительного заражения

Остаточный свободный хлор, мг/дмЗ Диоксид хлора мг/дмЗ Хлорит- ион, мг/дмЗ ОМЧ КОЕ в 1 №1 ТКБ КОЕ в 100 мл ОКБ КОЕ в 100 мл Коли-фаги БОЕ в 100 мл СРК

0,1 0,2 0,15 40,0 32,0 30,0 <3,0 10,0

0,4 0,3 15,0 10,0 1,1 Не обн. 10,0

1,0 0,8 Не обн Не обн. Не обн. Не обн Не обн.

0,2 0,2 0,16 Не обн Не обн. Не обн. Не обн. Не обн.

0,4 0,29 Не обн. Не обн Не обн. Не обн. Не обн.

1,0 0,9 Не обн. Не обн. Не обн. Не оби. Не обн.

При дополнительном заражении воды микроорганизмами E.Coli, Sh. Flexneri и вирусом Polio I в количестве 1000 кл/дм3 гарантированный бактерицидный и вирулицидный эффект получен при комбинированном действии хлора на стадии первичного хлорирования в концентрации 0,7 мг/дм3, остаточного свободного хлора и 0,8 мг/дм3 хлорит-иона (табл. 2).

Таблица 2

Дезинфицирующий эффект комбинированного действия хлора и диоксида хлора в опытах с дополнительным заражением

Остаточный свободный хлор, мг/дм3 Хлорит-ион, мг/дм3 ОКБ КОЕ в 100 мл Sh. Flexnen 1000 кл/мл Polio I

0,1 0,18 >110 Обнаруж. Обнаруж.

0,19 0,20 > 110 Обнаруж. Обнаруж.

0,3 0,22 40-52,0 Обнаруж. Обнаруж.

0,5 0,35 25.0-28,0 Обнаруж. Не обн.

0,7 0,8 Не обн Не обн. Не обн.

1,5 U Не обн. Не обн. Не обн.

При изолированном действии диоксида хлора в дозе до 2,0 мг/дм3 и совместном с хлором в допустимых пределах полностью освободиться от цист лямблий также не удается.

Как известно, освобождение воды от цист лямблий осуществляется в основном на стадиях очистки воды - коагулирование, фильтрация.

В опытах без добавления и с добавлением органических веществ техногенного происхождения - СПАВ, нефтепродукты, фенолы на уровне ПДК диоксид хлора не сообщает воде неприятных запахов, в том числе хлорфе-нольных и не образует хлорорганических соединений в концентрациях выше ПДК.

Что касается комбинированного действия хлора и диоксида хлора, то образование хлорорганических соединений, очевидно, обусловлено хлором, который применяется на стадии первичного хлорирования. Использование диоксида хлора без коагуляции и фильтрации воды не вносит существенных изменений в содержание хлороформа.

В модельных экспериментах изучена возможность снижения образования хлорорганических соединений при минимизации подачи хлора до уровня, обеспечивающего бактерицидный эффект (табл. 3).

Таблица 3

Образование хлорорганических соединений при снижении подачи хлора в исходную воду Верхне-Выйского водохранилища

Дозы дезинфектангов Концентрации хлороформа, мг/дм3

Без добавления органических веществ С добавление органических веществ

Хлор остаточный свободный 0,5 мг/дм3 + ПДК хлорит-иона 0,25-0,30 0,25-0,35

Хлор остаточный свободный 0,4 мг/дм3 + ПДК хлорит-иона 0,22 - 0,27 0,20-0,30

Хлор остаточный свободный 0,3 мг/дм3 + ПДК хлорит-иона 0,15-0,18 0,15-0,20

Хлор остаточный свободный 0,2 мг/дм3 + ПДК хлорит-иона 0,08-0,12 0,10-0,15

Хлор остаточный свободный 0,1 мг/дм3 + ПДК хлорит-иона 0,05 - 0,1 0,08-ОД

По мерс снижения добавления хлора и подачи диоксида хлора на уровне ПДК по хлорит-иону, образование хлороформа снижается. При концентрации остаточного свободного хлора 0,1-0,2 мг/дм3 содержание хлороформа в воде без органических веществ и с их добавлением приближается к гигиеническому нормативу.

Диоксид хлора и хлор в испытанных дозах при изолированном и комбинированном применении без коагуляции и фильтрации практически не снижают концентрации железа и марганца.

В опытно-промышленных испытаниях проведено исследований' ор-ганолептических показателей - 1800, железа и марганца - 1742; хлороргани-ческих соединений - 216; бактериологических показателей - 2667; вирусологических - 96; цисты лямблий - 48.

Дсзинфсктанты при водоподготовке вводились в следующей последовательности: хлор - на стадии первичного хлорирования, диоксид хлора -за 10 минут до подачи в разводящую сеть.

Во время испытаний хлор вводился на уровне 0,1 - 0,6 мг/дм3 остаточного свободного хлора, диоксид хлора - 0,05 - 0,2 по хлорит-иону.

Образование хлорит-ионов, которые обеспечивают бактерицидный эффект, продолжалось в разводящей сети. Их наличие наблюдалось даже в самых отдаленных точках сети и не превышало ПДК.

Оценивая результаты применения хлора и диоксида хлора, прежде всего необходимо отметить высокий дезинфицирующий эффект их совместного использования. Во всех дозах дезинфектантов в осенне-зимний и весенне-летний периоды показатели бактериологического загрязнения питьевой воды: ОКБ, ТКБ, ОМЧ, СРК, колифаги, ни на подаче, ни в разводящей сети не были обнаружены, что свидетельствует о пролонгированном действии диоксида хлора (рис. 1).

Рис.1. Бактерицидное действие дв»инфатнтов в опытно-про»*1шлвнных испытания*

— Источник — На подаче в сеть В отдаленной точке

Хлороформ, M г /дй

¿J

Tí =1

i S

m

I

CD

s

¡a> S

L l

Необходимо отметить, что антигены вируса гепатита А, ротовирусов, цисты лямблий также не обнаруживались Скорее всего, это обусловлено их отсутствием в источнике У населения, потребляющего питьевую воду Верх-не-Выйского гидроузла, за исследуемый период не зарегистрировано ни одного случая заболевания гепатитом А.

Образование хлорорганических соединений в воде представлено на

рис. 2.

В начальной стадии испытаний (сентябрь) концентрации дсзинфек-тантов на подаче в сеть составили: диоксид хлора - 0,1 мг/дм3 (хлорит-ион соответственно - 0,06 мг/дм3) и остаточный свободный хлор - 0,6 мг/дм3. Окисляемость перманганатная, цветность и хлорпоглощаемость были обычными для источника. В этот период регистрировались высокие концентрации хлороформа. На подаче в сеть хлороформ обнаруживался в количестве 0,32 мг/дм3, а в самой отдаленной точке разводящей сети - 0,229 мг/дм3, что превышало гигиенический норматив и соответствовало значениям, определяющимся до введения диоксидной технологии В воде обнаруживался четырех-хлористый углерод. На подаче его концентрации превышали норматив в 2,5 раза, а в отдаленной точке - в 1,5 раза.

В дальнейшие месяцы отработка диоксидной технологии была направлена на обеспечение эпидемической безопасности воды при сокращении введения хлора и оптимальной подаче диоксида хлора. По мере уменьшения хлора концентрации хлороформа на подаче в сеть снижались. При дозе диоксида хлора 0,2 мг/дм3, хлорит-ионов - 0,1 мг/дм3, остаточного свободного хлора 0,10 - 0,20 мг/дм3 достигнуто устойчивое содержание хлороформа в концентрациях ниже ПДК. В разводящей сети и отдаленной точке концентрации хлороформа также снизились и не превышали гигиенического норматива Во всех точках контроля четыреххлористый углерод не обнаруживался

К концу июля и в августе качество воды водоисточника продолжало ухудшаться - рост показателей цветности, окисляемости, железа и марганца, хлорпоглощасмости Ухудшились показатели бактериального загрязнения В

целях гарантии эпидемиологической безопасности питьевой воды для населения на станции водоподготовки была увеличена подача жидкого хлора до 0,3 мг/дм3 остаточного свободного хлора. Одновременно в связи с недостатком сырья для получения диоксида хлора - хлорита натрия снижена подача диоксида хлора до 0,09-0,1 мг/дм3, хлорит-ион определялся на уровне 0,05 мг/дм3. Изменение режима дезинфекции не оказало влияния на ухудшение микробиологических показателей воды: ОМЧ, ОКБ, СРК, вирус гепатита А, ротавируса, цисты лямблий отсутствовали. Однако в питьевой воде на подаче в есть и разводящей сети увеличилось образование хлорорганических соединений Содержание хлороформа на подаче и разводящей сети превышало ПДК в 2 с лишним раза, обнаруживался четыреххлористый углерод - на уровне ПДК.

В сентябре окисляемость перманганатная, цветность и хлоропогла-щаемость начали снижаться. При стабильном режиме водоподготовки (доза диоксида хлора - в пределах 0,2 мг/дм3, остаточный свободный хлор - 0,1-0,2 мг/дм3) содержание хлороформа в воде на подаче и разводящей сети снизилось до уровня гигиенического норматива; четыреххлористый углерод не обнаруживался. Трихлорэтилен, дихлорбромметан, дибромхлорметан, тетра-хлорэтилен, 1,2-дихлорэтан, 1,1-дихлорэтилен, дихлорметан во все периоды исследований также не обнаруживались

Что касается других показателей химического состава воды, то в зимний период концентрации марганца, по сравнению с содержанием в источнике, снизить практически не удалось Весной, летом и осенью содержание марганца несколько снизилось, но не достигало ПДК Удалить из воды железо с помощью внедряемой технологии без полного цикла очистки также не удается

В разводящей сети во всех дозах дезинфектантов не обнаруживались признаки коррозии труб' по сравнению с точкой контроля на подаче в сеть снизились показатели мутности воды, не увеличилось содержание железа и марганца, что не привело к ухудшению органолептических свойств воды.

Методами биотестирования в тестах на светящихся бактериях и сперматозоидах бычков токсичности питьевой воды за все время испытаний также не выявлено Суммарная мутагенная активность воды, обрабатываемой хлором и диоксидом хлора, не превышала контроль

Анолит нейтральный также имеет существенные преимущества в сравнении с хлором - более высокая бактерицидность, снижение образования хлорорганических соединений, отсутствие токсичности обработанной воды для тест объектов

Экспрессная оценка воды, обработанной по диоксидной технологии, в опытах на светящихся бактериях и сперматозоидах бычков не выявила признаков токсичности. Вода не обладала суммарной мутагенной активностью в тесте Эймса.

Хроническая затравка животных водой, обработанной хлором и диоксидом хлора, а также анолитом нейтральным, не вызывала значимых изменений их функционального состояния и неблагоприятных отдаленньгх эффектов.

ВЫВОДЫ

1. Использование диоксида хлора и анолита нейтрального в хозяйственно-питьевом водоснабжении при обработке высокоцветных вод, содержащих органические и неорганические вещества природного и техногенного происхождения, имеет существенные преимущества по сравнению с хлором.

2. При изолированном применении диоксида хлора в модельных экспериментах для обработки воды поверхностных водохранилищ без предварительного бактериального загрязнения бактерицидный эффект достигается в дозе лишь 0,5 мг/дм3, что соответствует содержанию хлорит-иона 2-3 ПДК. Гарантированный 100% бактерицидный, вирулицидный эффект при искусственном заражении воды Е. Coli, Sli. Flexneri и вирусом Polio I не обеспечивается внесением диоксида хлора в концентрациях 6-7 ПДК по хлорит-иону,

что служит основанием комбинированного использования жидкого хлора на стадии первичного хлорирования и диоксида хлора как дезинфектанта

3 Комбинированное использование хлора на стадии первичного хлорирования в дозе 0,2 мг/дм3 остаточного свободного хлора и диоксвда хлора -0,2 мг/дм3 обеспечивает полный бактерицидный и вирулицидный эффект. Максимальные дозы на случай чрезвычайной эпидемической ситуации 0,7 мг/дм3 остаточного свободного хлора и 0,8 мг/дм3 - хлорит-иона.

4. Диоксид хлора в концентрациях до 5-6 ПДК по хлорит-иону не приводит к образованию хлорорганических соединений и появлению хлорфе-нольного запаха как в воде без добавления органических веществ, так и с предварительным загрязнением СПАВ, нефтепродуктами, фенолом; содержание хлорфенола при этом ниже ПДК. Комбинированное применение дезин-фектантов снижает содержание хлороформа за счет уменьшения использующихся доз хлора При минимизации подачи хлора до 0,1 - 0,2 мг/дм3 и диоксида хлора - 0,1-0,2 мг/дм3 концентрации хлороформа также ниже ПДК.

5. Диоксид хлора в модельных экспериментах обусловливает некоторое снижение концентраций марганца Однако достижение гигиенических нормативов по марганцу возможно лишь при дозах диоксида хлора, превышающих ПДК по хлорит-иону

6. Вода, обработанная диоксидом хлора в дозах до 5 ПДК хлорит-иона совместно с хлором в дозе 1,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора, не обладает острой токсичностью по отношению к светящимся бактериям и сперматозоидам бычков, не проявляет суммарной мутагенной активности в тесте Эймса Хроническая затравка животных водой, обработанной изолированно хлором в дозе 3 ПДК остаточного свободного хлора, диоксидом хлора

10 ПДК по хлорит-иону, совместно хлором и диоксидом хлора в концентрациях 3 ПДК и 5 ПДК соответственно, не вызывала каких-либо изменений в их функциональном состоянии.

7. В опытно-промышленных испытаниях устойчивый обеззараживающий эффект достигается при содержании в воде при ее подаче населению,

остаточного свободного хлора ОД-0,2 мг/дм3 и диоксида хлора 0,2 мг/дм3 (не выше ПДК хлорит-ионов) При этом ОКБ, ТКБ, ОМЧ, коли-фаги, СРК, патогенная микрофлора, вирусы, цисты лямблий не обнаруживаются не только при подаче, но и в разводящей сети, что позволяет исключить дополнительную подачу хлора в сети.

8. Преимущества анолита нейтрального по отношению к жидкому хлору при обработке питьевой воды в одинаковых дозах 1,0 и 0,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора проявляется в снижении образования хлороргани-ческих соединений, токсичности, более высокой бактерицидности

9. Результаты исследований служат основанием для получения официального разрешения Министерства здравоохранения и социального развития РФ на применение диоксида хлора и анолита нейтрального в практике централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Плотко, Э.Г. Гигиеническая оценка диоксида хлора для использования его в качестве дезинфектантанта при подготовке питьевой воды / Э.Г Плотко, В.Б. Гурвич, A.A. Хачатуров, К.П. Селянкина, С.П. Сайченко // Экологическая безопасность Урала: Уралэкология - Техноген' Материалы Международной выставки. - Екатеринбург, 2002. - С. 138. 2 Плотко, Э.Г. Совершенствование технологии водоподготовки - одно из основных направлений улучшения качества питьевой воды, подаваемой населению / Э.Г. Плотко, А А. Хачатуров, К.П. Селянкина, Е.А. Борзуно-ва, С.П. Сайченко, В.Б. Гурвич, Р.Л. Акрамов // Вода: Экология и технология: Тезисы докладов V Международного конгресса. - М., 2002. - С. 717.

3. Селянкина, К П. Гигиенические критерии оценки эффективности дезин-фектантов хлорпроизводного ряда при подготовке питьевой воды / К.П. Селянкина, A.A. Хачатуров, Э.Г. Плотко, В Б. Гурвич // Вопросы обеспе-

чения санэпидблагополучия населения в центральных районах России-Сборник научных трудов ФНЦГ им. Ф.Ф Эрисмана - Воронеж, 2002. -Вып. 6. - С. 204.

4 Борзунова, Е А Гигиенические проблемы охраны здоровья городского населения на современном этапе / Е А Борзунова, Т.А Фурик, A.A. Ха-чатуров, К П Селянкина, Р JT Акрамов, A.A. Пьянков, JT.A Брусницына: Сборник научных трудов. - Екатеринбург, 2002. - Ч. 1. - С. 124 - 128.

5. Селянкина, К.П Диоксид хлора как окислитель органических веществ и соединений марганца в технологии подготовки питьевой воды // Госсан-эпидслужбе России - 80 лет: реальность и перспективы / К.П. Селянкина, A.A. Хачатуров, В.Б. Гурвич, Р.Л. Акрамов, A.A. Пьянков, Л А. Брусницына: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию создания госсанэпидслужбы России. - М., 2002. - С. 394 - 396.

6 Гурвич В Б О целесообразности комбинированного использования хлора и диоксида хлора для обеззараживания питьевой воды в практике водоснабжения города Нижнего Тагила / В.Б. Гурвич, A.A. Хачатуров, К.П. Селянкина, Е А Борзунова, Э.Г. Плотко, С.П. Сайченко, Р.Л. Акрамов // Актуальные проблемы профилактической медицины в Уральском регионе- Сборник научных трудов. - Екатеринбург, 2002. - С. 91 - 95.

7. Селянкина, К П Гигиеническая оценка технологий интенсификации обеззараживания питьевой воды / К П. Селянкина, А А Хачатуров, В.Б Гурвич, Э Г Плотко, Е А Борзунова, Р Л. Акрамов // Угрозы здоровью человека: современные гигиенические проблемы и пути их решения,- М., 2002. - С. 224-227.

8. Селянкина, К.П. Опытно-промышленные испытания диоксидной технологии в подготовке питьевой воды / К.П Селянкина, В.Б Гурвич, А А Хачатуров, Р Л Акрамов, Е.А. Борзунова, О Н Хорольский- Чистая вода России - 2003- Тезисы докладов VII Международного симпозиума.-Екатеринбург, 2003. - С. 152 - 153.

9. Селянкина, К П Консервирующий эффект диоксида хлора как дс шнфск-танта питьевой воды / К.П Селянкина, В.Б. Гурвич, A.A. Хачатуров, P.JI. Акрамов, Е.А Борзунова, О.Н. Хорольский // Экологические проблемы промышленных регионов. Уралэкология-ТЕХНОГЕН - 2003 - Екатеринбург, 2003. - С. 281 - 282.

10. Хачатуров, А А Гигиенические основы обеззараживания питьевой воды диоксидом хлора / A.A. Хачатуров // Вестник Уральской государственной медицинской академии, посвященный 60-летию медико-профилактического факультета. - Екатеринбург, 2003. - Вып. 11. - С. 73. -74.

11. Хачатуров, А.А Региональные особенности использования диоксида хлора в качестве дезинфектанта питьевой воды / A.A. Хачатуров, К.П. Селянкина, Р.Л. Акрамов, С.П. Сайченко, О.Н. Хорольский// Социально-гигиенический мониторинг: методология, региональные особенности, управленческие решения: Материалы Пленума научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и МЗ РФ. - М., 2003. -С. 432 - 434.

12. Хачатуров, А А Сравнительная санитарно-токсикологическая оценка воды, обработанной хлором и диоксидом хлора / А.А Хачатуров, К.П. Селянкина, Е А. Борзунова, С.П Сайченко, В В Вепринцев, Р.Л Акрамов, О Н. Хорольский // Экологические проблемы промышленных регионов: Материалы Всероссийской конференции. - Екатеринбург, 2004. - С. 126 -127.

ХАЧАТУРОВ АРКАДИЙ АЗАТОВИЧ

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕЗИНФЕКТАНТОВ ХЛОРПРОИЗВ ОДНОГО РЯДА В ЦЕНТРАЛИЗОВАННОМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОМ ВОДОСНАБЖЕНИИ

14.00.07 - Гигиена

Автореферат диссертации

Подписано в печать 01 11 2004г Формат 60x90 1/16 Заказ 324, Тираж 150 Отпечатано с гот оригинал-макета в В-Пышмшской типографии, ул Кривоусова, 11

■ -18 П

ш.^гтт

РНБ Русский фонд

2006-4 3047

Актуальность проблемы. Федеральным Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» РФ № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г. защита и сохранение здоровья населения провозглашена в качестве государственной национальной проблемы. Важнейшим направлением в ее решении является обеспечение оптимальных условий среды обитания человека, негативные процессы которой оказывают существенное влияние на его здоровье.

Среди факторов окружающей среды, формирующих комплексную ан-тропотехногенную нагрузку на организм человека, одно из первых мест принадлежит качеству питьевой воды. Вклад питьевой воды может достигать 30%.

В современных условиях обеспечение населения доброкачественной питьевой водой становится все более актуальной гигиенической, научно-технической и социальной проблемой. Это вызвано растущим дефицитом воды питьевого качества, интенсивным химическим и бактериологическим загрязнением источников питьевого водоснабжения и несовершенством водо-подготовки на очистных сооружениях, а также изношенностью разводящих сетей.

По данным Государственных докладов «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации» [95, 96, 97] в целом по России число нестандартных проб питьевой воды, подаваемой населению, по санитарно-химическим показателям составляет 19,5%, а микробиологическим - 9,08% .

Микробное загрязнение питьевой воды нередко является причиной возникновения кишечных инфекций. Так, число зарегистрированных вспышек острых кишечных заболеваний возросло с 112 в 1997 г. до 155 в 2001 г. Почти вдвое увеличилось число пострадавших.

Проблема водоснабжения населения не теряет актуальности и для уральского региона, использующего в качестве источников поверхностные водоемы с высокой цветностью, а также содержащие тяжелые металлы природного и техногенного происхождения, в том числе марганец и железо (Свердловская, Пермская, Челябинская, Тюменская области, Ямало-Ненецкий национальный округ). Освобождение питьевой воды от соединений марганца до сих пор не имеет однозначного решения,

В XXI веке перспективными направлениями в решении этой проблемы будут усиление охраны водоисточников от загрязнения и совершенствование технологий водоподготовки, так как действующие в настоящее время очистные сооружения в условиях растущей интенсивности загрязнения водоисточников не способны осуществлять свои барьерные функции в отношении тяжелых металлов, хлорорганических соединений, фенолов, нефтепродуктов, вирусов, кишечных протозойных и других загрязнений [79, 114, 117, 122, 124].

Многопрофильность проблемы обеспечения населения доброкачественной питьевой водой определяет актуальность научных разработок по совершенствованию технологических процессов очистки воды и исследований по их гигиенической оценке [121].

Особую значимость приобретают вопросы обеззараживания и консервации питьевой воды [1]. В последние годы появляется масса реагентов и технологий, интенсифицирующих процесс водоподготовки и повышающих барьерную роль водопроводных сооружений (коагулянты, флокулянты, сорбенты). Однако в качестве дезинфицирующих реагентов по-прежнему продолжают использоваться соединения хлора (жидкий хлор, хлорная известь, гипохлориты кальция и др.). Эти реагенты не обеспечивают полной эпидемической безопасности питьевой воды, особенно при инфицировании анаэробными микроорганизмами и вирусами. Дозы хлора, обеспечивающие уничтожение бактериальной микрофлоры, зачастую неэффективны в отношении кишечных вирусов [3, 127, 129], в том числе вирусов гепатита А и ротавиру-сов [78].

Кроме того, при хлорировании воды с высоким содержанием органических веществ природного и техногенного происхождения образуются токсичные хлорорганические соединений — тригалометаны, обладающие канцерогенным и мутагенным эффектом [50, 65, 66, 67, 143, 146, 104, 151].

В Свердловской области доля проб питьевой воды, в которых содержание хлорорганических соединений не соответствовало ПДК, в 1999 г. составила 16,6%, Пермской — 8,2, Ямало-Ненецком округе - 70% [96, 97].

Таким образом, недостаточная эффективность свободного хлора в достижении обеззараживающего эффекта и образование опасных для здоровья человека хлорорганических соединений обусловливают актуальность поиска и внедрения более эффективных и менее опасных для здоровья населения дезинфицирующих агентов в подготовке питьевой воды. К такого рода реагентам относятся диоксид хлора и нейтральный анолит.

По своей химической природе диоксид хлора является сильным окислителем, который, вступая в контакт с водой, обеспечивает мощный бактерицидный эффект, а образующиеся при его распаде хлориты и хлораты обладают пролонгированным обеззараживающим действием при транспортировке воды в разводящих сетях [31, 32, 103, 112].

Нейтральный анолит представляет собой смесь сильных кислородсодержащих окислителей и, обладая высокой цитотоксичностью, оказывает бактерицидное действие [19, 20, 21, 111].

Эти реагенты применяются в качестве окислителей и дезинфектантов в зарубежной практике водоснабжения [160]. Однако их эффективность во многом зависит от качества исходной обрабатываемой воды и общей схемы водоподготовки. Особые трудности вызывает применение диоксида хлора для обработки высокоцветных вод, содержащих органические и неорганические техногенные загрязнения.

Недостаточная изученность механизма взаимодействия диоксида хлора и анолита нейтрального с высокоцветными водами затрудняет разработку принципа установления рабочих доз и гигиеническую оценку их обеззараживающего эффекта в условиях текущего режима и чрезвычайной эпидемической ситуации.

Не изучены органолептические свойства, токсичность и мутагенность воды при обработке диоксидом хлора и анолитом нейтральным. Решению этих вопросов посвящена выполненная работа. Цель работы. Дать сравнительную гигиеническую оценку диоксида хлора и анолита нейтрального; разработать рекомендации санитарно-эпидемиологического контроля при их использовании в качестве дезинфек-тантов в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• определение бактерицидных, вирулицидных, антипаразитарных свойств дезинфектантов с установлением принципа подбора рабочих доз при работе в текущем режиме и в чрезвычайной эпидемической ситуации;

• изучение способности хлорпроизводных дезинфектантов как окислителей органических и неорганических веществ, содержащихся в воде водоисточников, образования хлорорганических соединений, окисления марганца и железа;

• изучение влияния дезинфектантов на органолептические свойства обрабатываемой воды;

• исследование токсичности, мутагенности, гонадотоксичности и алер-генных свойств воды, обработанной изучаемыми дезинфектантами;

• оценка хлорпроизводных дезинфектантов в опытно-промышленных испытаниях;

• разработка схемы производственного и санитарно-эпидемиологического контроля в технологии водоподготовки с использованием хлорпроизводных дезинфектантов.

Научная новизна и теоретическая значимость.

Впервые изучены закономерности, дана оценка сравнительной гигиенической эффективности, обоснованы оптимальные режимы использования новых дезинфектантов хлорпроизводного ряда, их преимуществ перед жидким хлором при использовании в обработке высокоцветных вод, содержащих железо и марганец.

Доказан повышенный бактерицидный и вирулицидный эффект, уменьшение образования хлорорганических соединений, выявлена безопасность для здоровья населения питьевой воды, обработанной изученными дезинфенктантами в сравнении с хлором.

Практическая значимость. Разработаны информативные критерии гигиенической оценки технологий обеззараживания питьевой воды дезин-фектантами хлорпроизводного ряда. Предложена схема производственно-лабораторного контроля за эффективностью водоподготовки и качеством воды, подаваемой населению, которая апробирована в опытно-промышленных испытаниях, утверждена органами санэпиднадзора и внедрена на Верхне-Выйском водопроводе г. Н.Тагила. Получено санитарно-эпидемиологическое заключение Областного центра Госсанэпиднадзора, разрешающее постоянное использование диоксидной технологии на Верхнее-Выйском водопроводе г.Н.Тагил.

Результаты исследований послужили основанием для получения официального разрешения Министерства здравоохранения и социального развития РФ на использование диоксида хлора в практике водоподготовки в централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении.

На защиту выносятся положения, обосновывающие преимущества диоксида хлора и анолита нейтрального, по сравнению с хлором при обработке высокоцветных вод с высоким содержанием органических веществ природного и техногенного происхождения:

1. Диоксид хлора и анолит нейтральный обладают более сильным обеззараживающим действием по отношению к микрофлоре.

2. Изученные дезинфектанты уменьшают образование хлорорганиче-ских соединений, не сообщают воде неприятных (в том числе хлор-фенольных) запахов.

3. Совместное использование диоксида хлора и хлора значительно снижает дозу хлора, необходимую для достижения дезинфицирующего эффекта, уменьшая тем самым образование галогенсодержа-щих соединений, и обеспечивая стойкий пролонгированный эффект в распределительных сетях.

4. По результатам хронических санитарно-токсикологических экспериментов вода, обработанная диоксидом хлора и анолитом нейтральным, безопасна для здоровья населения.

Апробация работы и публикация материалов.

По результатам исследований опубликовано 12 статей.

Работа докладывалась и обсуждалась на:

- Двенадцатой Международной выставке-семинаре «Уралэкология. Техноген. Металлургия» 27-29 марта 2002, г.Екатеринбург.

- Пятом Международном конгрессе «Экватэк-2002. Вода. Экология и технология», 4-7 июня 2002, г.Москва.

- Пленуме Межведомственного научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации. 15-16 декабря 2002, г.Москва.

- Седьмом международном симпозиуме «Чистая вода России-2003», 1519 апреля 2003, г.Екатеринбург.

- Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию создания Госсанэпиднадзора России, 2002, г.Москва.

- Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», 2003, г.Екатеринбург.

- Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов», 2004, г.Екатеринбург.

- Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы промышленных регионов», 2004, г.Екатеринбург.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав по методике и результатам собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы.

ВЫВОДЫ

1. Использование диоксида хлора и анолита нейтрального в хозяйственно-питьевом водоснабжении при обработке высокоцветных вод, содержащих органические и неорганические вещества природного и техногенного происхождения, имеет существенные преимущества по сравнению с хлором.

2. При изолированном применении диоксида хлора в модельных экспериментах для обработки воды поверхностных водохранилищ без предварительного бактериального загрязнения бактерицидный эффект достигается в о дозе лишь 0,5 мг/дм , что соответствует содержанию хлорит-иона 2-3 ПДК. Гарантированный 100% бактерицидный, вирулицидный эффект при искусственном заражении воды Е. Coli, Sh. Flexneri и вирусом Polio I не обеспечивается внесением диоксида хлора в концентрациях 6-7 ПДК по хлорит-иону, что служит основанием комбинированного использования жидкого хлора на стадии первичного хлорирования и диоксида хлора как дезинфектанта.

3. Комбинированное использование хлора на стадии первичного хлоо рирования в дозе 0,2 мг/дм остаточного свободного хлора и диоксида хлора л 0,2 мг/дм обеспечивает полный бактерицидный и вирулицидный эффект. Максимальные дозы на случай чрезвычайной эпидемической ситуации 0,7 мг/дм остаточного свободного хлора и 0,8 мг/дм -хлорит-иона.

4. Диоксид хлора в концентрациях до 5-6 ПДК по хлорит-иону не приводит к образованию хлорорганических соединений и появлению хлорфе-нольного запаха как в воде без добавления органических веществ, так и с предварительным загрязнением СПАВ, нефтепродуктами, фенолом; содержание хлорфенола при этом ниже ПДК. Комбинированное применение де-зинфектантов снижает содержание хлороформа за счет уменьшения испольо зующихся доз хлора. При минимизации подачи хлора до 0,1 — 0,2 мг/дм и о диоксида хлора - 0,1-0,2 мг/дм концентрации хлороформа также ниже ПДК.

5. Диоксид хлора в модельных экспериментах обусловливает некоторое снижение концентраций марганца. Однако достижение гигиенических нормативов по марганцу возможно лишь при дозах диоксида хлора, превышающих ПДК по хлорит-иону.

6. Вода, обработанная диоксидом хлора в дозах до 5 ПДК хлорит-иона совместно с хлором в дозе 1,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора, не обладает острой токсичностью по отношению к светящимся бактериям и сперматозоидам бычков, не проявляет суммарной мутагенной активности в тесте Эймса. Хроническая затравка животных водой, обработанной изолированно хлором в дозе 3 ПДК остаточного свободного хлора, диоксидом хлора - 10 ПДК по хлорит-иону, совместно хлором и диоксидом хлора в концентрациях 3 ПДК и 5 ПДК соответственно, не вызывала каких-либо изменений в их функциональном состоянии.

7. В опытно-промышленных испытаниях устойчивый обеззараживающий эффект достигается при содержании в воде при ее подаче населению, остаточного свободного хлора 0,1-0,2 мг/дм3 и диоксида хлора 0,2 мг/дм3 (не выше ПДК хлорит-ионов). При этом ОКБ, ТКБ, ОМЧ, коли-фаги, СРК, патогенная микрофлора, вирусы, цисты лямблий не обнаруживаются не только при подаче, но и в разводящей сети, что позволяет исключить дополнительную подачу хлора в сети.

8. Преимущества анолита нейтрального по отношению к жидкому хлору при обработке питьевой воды в одинаковых дозах 1,0 и 0,5 мг/дм3 остаточного свободного хлора проявляется в снижении образования хлорорганических соединений, токсичности, более высокой бактерицидности.

9. Результаты исследований служат основанием для получения официального разрешения Министерства здравоохранения и социального развития РФ на применение диоксида хлора и анолита нейтрального в практике централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Заключение

Одним из основных направлений гарантированного обеспечения снабжения населения доброкачественной питьевой водой наряду с усилением охраны водоисточников от загрязнения в XXI в. будет совершенствование ее водоподготовки. Действующие в настоящее время технологии водоподготовки не могут полностью осуществлять свои барьерные функции.

Особую значимость приобретает обеззараживание и консервация питьевой воды.

Более чем вековое использование хлорирования, как основного способа обеззараживания питьевой воды, обусловлено такими его преимуществами, как высокий обеззараживающий эффект в момент внесения в воду и длительный пролонгированный бактерицидный эффект в разводящих сетях. Несомненную роль в его распространении в качестве обеззараживающего реагента сыграла относительная дешевизна и простота получения.

В последние десятилетия в мировом опыте использования хлорирования сформулировалось четкое представление о его негативных последствиях: недостаточный бактерицидный эффект, образование высокотоксичных канцерогенных галогенсодержащих соединений при взаимодействии с органическими веществами и неспособность обеспечить гарантированную эпидемическую безопасность в отношении вирусов.

Недостаточная эффективность хлорирования обусловливает актуальность поиска более эффективных и менее опасных для здоровья человека технологий обеззараживания питьевой воды.

Среди хлорпроизводных веществ к такого рода реагентам относится диоксид хлора и анолит нейтральный.

Диоксид хлора является сильным окислителем и при контакте с водой обеспечивает мощный бактерицидный эффект, а образующиеся при его распаде хлориты и хлораты оказывают пролонгированное действие при транспортировке воды в разводящих сетях.

Анолит нейтральный представляет собой смесь самых разнообразных кислородсодержащих окислителей, в том числе хлориты, атомарный кислород, диоксид хлора, озон и др. и, обладая высокой цитотоксичностью, также оказывает бактерицидный эффект.

Однако эффективность этих реагентов во многом зависит от качества исходной обрабатываемой воды, и общей схемы водоподготовки.

Особые трудности в подборе рабочих доз вызывает применение дезин-фектантов для обработки высокоцветных вод, содержащих органические и неорганические техногенные загрязнения.

Невозможность полной идентификации химических веществ, образующихся при взаимодействии дезинфектантов с питьевой водой, создает необходимость ее суммарной мутагенной и общетоксической опасности, изменений органолептических свойств.

В настоящей работе дана гигиеническая оценка новых технологий дезинфекции питьевой воды с применением хлорсодержащих реагентов - диоксида хлора и анолита нейтрального в сравнении с атомарным хлором. Исследования включали разделы:

- определение бактерицидного, вирулицидного и антипаразитарного эффектов, подбор рабочих доз работы в текущем режиме и в случае чрезвычайной эпидемической ситуации;

- оценка дезинфектантов как окислителей органических и неорганических веществ;

- влияние дезинфектантов на органолептические свойства обрабатываемой воды, снижение содержания железа и марганца;

- оценка токсичности и возможных неблагоприятных отдаленных эффектов воды, обработанной дезинфектантами;

- разработка схемы производственного лабораторного контроля в технологии подготовки питьевой воды.

Исследования проводились в испытательных центрах: ГУ «ЕМНЦ МЗ РФ», ГУ «ОЦГСЭН в Свердловской области», МУП «Водоканал» г.г. Екатеринбурга и Н. Тагила, имеющих аттестаты аккредитации.

Гигиеническая оценка технологий давалась в соответствии МУ 2.1.4.783-99 и СанПиН 2.1.4.1077-01.

Диоксид хлора и его дозирование производили на установках Bello Zon фирмы Про-Минент, Германия. Сырьем для получения диоксида хлора служил хлорит натрия.

Анолит нейтральный получали на установке СТЭЛ путем электрохимического разложения хлорида натрия. Определение содержаний диоксида хлора проводили фотометрическим методом с М,М-диэтил-р-фенилендиамином, хлорит-ионов - потенциометрическим методом.

Анолит нейтральный контролировался по остаточному свободному хлору. Оборудование и реагенты имеют гигиенические заключения о соответствии санитарно-гигиеническим требованиям, методики определения -метрологически аттестованы.

Исследования диоксида хлора и анолита нейтрального проводились на стадии лабораторных испытаний. Диоксидная технология дополнительно оценивалась в опытно-промышленных испытаниях.

Индикаторными показателями бактерицидного действия служили: ТКБ, ОКБ, ОМЧ, определяемые по МУК 4.2.671-97 К-фаги МУК 4.2.1018-01. Вирулицидное действие оценивалось на вирусах полиомиелита - «Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки эффективности и безопасности», 1998; антипаразитарное - по жизнеспособности цист лямблий - МУК 4.2.964-00.

Органолептические свойства воды и химический состав определялись гостированными методиками, хлорорганические соединений - по МУК 4.1.646-96 и ГОСТ Р 51392-99.

Модельные эксперименты проводились на подземных водах и воде поверхностных источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения - Волчихинском и Верхне-Выйском водохранилищах, а также для сравнения оз. Глухого, различающихся показателями цветности, мутности, окисляемости перманганатной, бактериологического загрязнения. В модельных экспериментах образование хлорорганических соединений исследовалось на исходных природных водах и с искусственным добавлением органических веществ: фенолов, нефтепродуктов, СПАВ в концентрациях на уровне ПДК. Дезинфектанты вводились в максимальных дозах, установленных по бактерицидному эффекту.

Эффективность диоксида хлора как дезинфектанта в опытно-промышленных испытаниях оценивалась в течение года на Верхне-Выйском водопроводе г. Н.Тагила по специальной программе, разработанной в соответствии с программой по гигиенической оценке диоксида хлора в практике питьевого водоснабжения, утвержденной акад. РАМН Ю.А. Рахманиным.

Токсикологическая характеристика воды, обработанной дезинфектан-тами, давалась в экспрессных и хронических санитарно-токсикологических экспериментах.

Как показали результаты исследований, бактерицидное действие диоксида хлора по отношению к Е. Coli Sh Flexneri к вирусу Poolio I при предварительном внесении микроорганизмов в подземные воды достигалось в концентрации 0,5 мг/дм3, что соответствовало 1,5 ПДК по хлорит-иону.

В испытаниях на воде Верхне-Выйского и Волчихинского водохранилищ без предварительного бактериального заражения получить бактерицидный эффект диоксида хлора в пределах ПДК по хлориту-иону не удается.

В опытах с предварительным заражением воды гарантированный бактерицидный и вирулицидный эффект не проявился даже в дозе диоксида хлора 2,5 мг/дм3 (6-7 ПДК по хлорит-иону).

Ввиду отсутствия бактерицидного и вирулицидного эффекта диоксида хлора в концентрациях в пределах гигиенического норматива по хлорит-иону, на воде Верхне-Выйского водохранилища испытывалось комбинированное действие дезинфектантов: на первичной стадии — хлорирование, перед подачей в сеть - диоксид хлора.

Выраженный бактерицидный эффект по отношению к Е. Coli получен при концентрации остаточного свободного хлора-0,2 мг/дм3 и диоксида хлора - ПДК по хлоритам. ОМЧ, ТКБ, ОКБ, коли фаги - отрицательны. Эти дозы в качестве рабочих были рекомендованы для промышленных испытаний.

Гарантированный бактерицидный и вирулицидный эффекты при комбинированном использовании хлора и диоксида хлора в обработке воды с предварительным заражением Е. Coli, Sh. Flexneri и вирус Polio I был получен в концентрации 0,7 мг/дм3 остаточного свободного хлора и 4 ПДК по хлорит-иону. Эти концентрации рекомендованы на случай чрезвычайной эпидемической ситуации.

При обработке воды, зараженной Е. Coli до уровня свежего фекального загрязнения, в исходных концентрациях, одинаковых с жидким хлором, ано-лит нейтральный образует значительно меньше остаточного свободного хлора, но оказывает более выраженный бактерицидный эффект.

Диоксид хлора и хлор в испытанных дозах при изолированном и комбинированном применении без коагуляции и фильтрации не позволяют полностью освободиться от цист лямблий. Обработка воды диоксидом хлора в дозе до 5-6ПДК по хлорит-иону, независимо от цветности исходной воды, содержания органических веществ в отличие от хлора, не приводит к образованию хлорорганических соединений, не сообщает воде неприятных запахов.

Совместное использование хлора на стадии первичного хлорирования и диоксида хлора как дезинфектанта снижает образование хлорорганических соединений лишь за счет минимизации подачи хлора. Запах также не обнаруживается.

Существенного снижения железа и марганца в воде при концентрациях, образующихся хлорит-ионов в пределах ПДК, достичь не удается.

Вода, обработанная диоксидом хлора до 10 ПДК по хлорит-иону и в сочетании с 5 ПДК по хлорит-иону и хлору до 1,5 мг/дм3, не обладает острой токсичностью по отношению к светящимся бактериям и сперматозоидам бычков, не проявляет суммарной мутагенной активности в тесте Эймса.

Хроническая затравка животных водой, обработанной по диоксидной технологии и анолитом нейтральным, не вызывает значимых изменений их функционального состояния и неблагоприятных отдаленных эффектов.

В опытно-промышленных испытаниях, проведенных на Верхне-Выйском водопроводе г. Н. Тагила, установлено, что устойчивый обеззараживающий эффект достигается при содержании в воде на подаче населению остаточного свободного хлора 0,1-0,2 мг/дм3 и диоксида хлора 0,2 мг/дмЗ (не выше ПДК хлорит-иона): ОКБ, ТКБ, ОМЧ, коли-фаги, СРК, патогенная микрофлора, вирусы, цисты лямблий не обнаруживаются.

При этих исходных концентрациях хлориты сохраняются во всех контрольных точках разводящей сети, обеспечивая пролонгированный обеззараживающий эффект, что позволяет исключить дополнительную подачу хлора в сети.

Введение новой системы обеззараживания питьевой воды улучшает ее органолептические свойства, снижает образование хлорорганических соединений: содержания хлороформа - на уровне или ниже ПДК, снижения железа и марганца не наблюдаются.

Разработана схема лабораторно-производственного контроля технологии совместного использования хлора и диоксида хлора для обеззараживания питьевой воды, технологический регламент и инструкция по технике безопасности для работающего персонала на диоксихлоридной установке.

Таким образом, результаты комплексных исследований свидетельствуют о преимуществах хлордиоксидной технологии обработки воды по сравнению с хлорированием, и могут служить основанием для получения официального разрешения на применение диоксида хлора в практике централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

Анолит нейтральный также имеет существенные преимущества в сравнении с хлором - более высокая бактерицидность, снижение образования хлорорганических соединений, отсутствие токсичности обработанной воды. В силу того, что его получение возможно лишь непосредственно на источнике, применение анолита нейтрального в качестве дезинфицирующего средства целесообразно при обработке воды малых водопроводов, плавательных бассейнов, в полевых условиях.

104