Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы питьевого водоснабжения. 13
ГЛАВА 2. Современные тенденции использования водоочистных устройств для кондиционирования качества питьевой воды 25
Результаты собственных исследований
ГЛАВА 3. Программа, объекты и методы исследований 39
ГЛАВА 4. Обоснование концепции решения проблемы обеспечения на селения РФ доброкачественной питьевой водой в современных услови ях 56
ГЛАВА 5. Научное обоснование методологии гигиенической оценки ВУ 67
ГЛАВА 6. Исследование безопасности материалов, реагентов и техно логий, используемых в современных ВУ 92
6.1. Исследование активных гранулированных угольных сорбционных материалов 92
6.2. Гигиеническая оценка новых материалов, предназначенных для кондиционирования качества воды по микроэлементному составу 94
6.3. Гигиеническая оценка йодсодержащего материала для обеззараживания воды в ВУ 99
6.4. Исследование возможности образования продуктов трансформации под действием озона 108
6.5. Сравнительная гигиеническая оценка комплексного воздействия различных материалов, реагентов и технологий на качеств обработанной воды 109
6.6. Изучение биологического влияния вод, обработанных ВУ на основе новых физических способов водообработки, на организм теплокровных животных в условиях хронического эксперимента 117
ГЛАВА 7. Изучение эффективности барьерной роли современных ВУ в отношении химического и биологического загрязнения воды 132
7.1. Оценка эффективности различных технологий водообработки в отношении химических загрязнений 132
7.2. Исследование эффективности обеззараживания воды при различных технологиях водообработки 162
ГЛАВА 8. Разработка алгоритма гигиенической оценки ВУ для обеспечения безопасности водопользования населения и технолого-гигиенической классификации ВУ 172
Заключение 180
Выводы 183
Список литературы
- Программа, объекты и методы исследований
- Научное обоснование методологии гигиенической оценки ВУ
- Гигиеническая оценка йодсодержащего материала для обеззараживания воды в ВУ
- Исследование эффективности обеззараживания воды при различных технологиях водообработки
Введение к работе
Актуальность проблемы. Среди значительного числа проблем, связанных с обеспечением жизнедеятельности человека, важное значение имеет бесперебойное снабжение доброкачественной питьевой водой, которое является одним из важнейших факторов государственной безопасности в области охраны здоровья [159,187,213,214].
Повсеместное ухудшение экологической ситуации, в значительной степени обусловленное существенным загрязнением поверхностных, а в ряде случаев, и подземных водоисточников питьевого водоснабжения [154,179,221], а также ограниченные возможности по очистке и обеззараживанию питьевой воды существующих водопроводных систем [58,103,183,244] привели к значительному ухудшению качества питьевой воды, в результате чего питьевая вода стала опасной для более половины населения мира (ВОЗ, 2003). Отмечены вспышки инфекционных заболеваний, увеличение риска проявления канцерогенных и мутагенных эффектов, а также рост других водно-зависимых патологий [59,152,161].
В последние годы в нашей стране и даже в ряде технически развитых стран Западной Европы, Америки и Азии возрос интерес к водообработке с помощью локальных водоочистных средств доочистки водопроводной воды «из-под крана» или глубокой очистке воды из децентрализованных водоисточников [33,180,281,323], в результате чего отечественными и зарубежными специалистами предложены самые разнообразные по конструкции типы водоочистных устройств - ВУ [231,233,265].
Широкая рекламная компания и множество публикаций в периодической печати, сопровождающие массовое поступление такой продукции на потребительский рынок, а также доступность приобретения населением этих устройств может представлять определенную опасность, поскольку, как свидетельствуют факты, паспортные и рекламные данные водоочистителей, касающиеся эффективности очистки воды, не всегда соответствуют их фактическим характеристикам и требуемым гигиеническим параметрам.
До последнего времени в РФ современные принципы быстрого, экономически недорого решения проблемы обеспечения населения доброкачественной питьевой водой локальными средствами ее доочистки оставались не разработанными, а системы, регламентирующие порядок и процедуру гигиенических испытаний ВУ, - научно необоснованными. Отсутствовали стандартизованные требования в отношении исходных данных, необходимых для разработки типовых программ испытаний (требования к необходимой степени очистки по различным видам загрязнений, нормативы показателей надежности и ресурса, требования к методам испытаний и метрологическому обеспечению испытаний, научное обоснование перечня необходимых показателей гигиенической оценки, методов и алгоритма проведения гигиенических исследований для сравнительной оценки барьерной функции различных типов ВУ, в том числе с учетом региональных особенностей состава и свойств кондиционируемой воды).
Перечисленные нерешенные вопросы определили актуальность, цель и задачи настоящей работы.
Цель исследования: разработка научно-методических основ гигиенической оценки локальных водоочистных устройств (ВУ).
В соответствии с целью исследования в работе решались следующие задачи:
Обоснование концепции быстрого и экономичного решения проблемы обеспечения населения РФ доброкачественной питьевой водой в современных условиях.
Научное обоснование принципов, критериев и системы методов гигиенической оценки ВУ.
Исследование гигиенической безопасности материалов, реагентов и технологий, используемых в современных водоочистителях.
Сравнительная гигиеническая оценка барьерной роли современных ВУ в отношении химического и биологического загрязнения воды.
7 5.- Разработка алгоритма гигиенической оценки и технолого- гигиенической классификации ВУ для обеспечения безопасности водопользования населения. Теоретическая значимость
Обоснована концепция использования ВУ в системе водоснабжения населения доброкачественной питьевой водой, как современного элемента водоподготовки, гарантирующего возможность доведения качества воды в системах централизованного водоснабжения до необходимых гигиенических требований и получения высококачественной питьевой воды в условиях отсутствия централизованного питьевого водоснабжения.
Разработаны система принципов, критериев, методов и алгоритм гигиенической оценки ВУ, как нового вида продукции, применяемого для улучшения условий водоснабжения населения.
Научная новизна работы
Научно обоснован комплекс критериев гигиенической оценки ВУ, включающий, наряду с традиционными критериями оценки качества питьевой воды (эпидемическая безопасность, безвредность химического состава, благоприятные органолептические характеристики, радиационная безопасность), такие приоритетные критерии оценки ВУ, как: гарантированная безвредность материалов и реагентов; достаточная и стабильная эффективность очистки от химического и биологического загрязнения на протяжении установленного ресурса работы; возможность и полнота (степень) регенерации очистительной способности ВУ; коррекция (при необходимости) солевого состава очищенной питьевой воды для достижения ее физиологической полноценности.
Впервые разработан комплекс методических приемов по гигиенической оценке барьерной роли ВУ в отношении биологических и химических загрязнений, который позволяет оценить надежность использованных в ВУ технологий водоподготовки и дать сравнительную оценку барьерной функции различных типов ВУ.
В технолого-гигиенических исследованиях по показателям безопасности использованных материалов, реагентов и технологий водообработки ранжированы 47 ВУ.
Показана возможность образования продуктов трансформации при использовании в ВУ технологий на основе озона. Впервые при изучении процессов трансформации веществ в воде под влиянием озона в зависимости от групповой принадлежности химических веществ выявлена более высокая степень трансформации непредельных углеводородов по сравнению с ароматическими соединениями.
Установлена гигиеническая безопасность и эффективность нового полимерного фторсодержащего материала- катионита марки КУ-F в качестве функциональной загрузки ВУ для коррекции микроэлементного состава очищенной питьевой воды. "- Определены оптимальные условия, при которых исследованные ВУ, производящие очистку воды в высокодинамичных режимах, значительно отличающихся от традиционных при водоподготовке в системах централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, обеспечивают высокую эффективность очистки воды от химического и биологического загрязнения.
Разработана методическая схема гигиенической оценки и современная технолого-гигиеническая классификация ВУ.
При обосновании новой концепции, основанной на использовании ВУ как составного (или основного) элемента водоснабжения населения, показано, что при организации систем коллективных ВУ в терминалах водопотреб-ления можно обеспечить доброкачественной питьевой водой лечебно-профилактические, детские дошкольные и школьные учреждения, предприятия пищевой промышленности и общественного питания, а при ориентации на бытовые и портативные ВУ - очистку воды до гарантированного питьевого качества в бытовых условиях и при индивидуальном пользовании.
9 Практическая значимость работы
Материалы исследований внедрены в практику при гигиенической оценке 47 водоочистных устройств, 2-х новых материалов и реагентов, а также при разработке или совершенствовании 15 нормативно-методических документов водного санитарного законодательства на федеральном, ведомственном и региональном уровнях: ГОСТ Р. « Правила сертификации водоочистных устройств». Госреестр № ROCC Гостандарт и Госсанэпиднадзор РФ.- М.- 1995. 8 с; - ГОСТ Р "Система сертификации питьевой воды, материалов, технологических процессов и оборудования, применяемых в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Основные положения». Госреестр № ROCC . Госстандарт и Госкомсанэпиднадзор РФ.-М.- 1995.- 32 с; - ГОСТ Р. «Правила сертификации питьевой воды, производств и систем качества в централизованных системах хозяйственно-питьевого водоснабжения». Госреестр №ROCC RU. 0001.11. Госстандарт и Госкомсанэпиднадзор РФ.- М.- 1995.- 8 с; - Санитарные правила и нормы "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" (СанПиН 2.1.4.559-96). Госкомсанэпиднадзор РФ.- М.- 1996. - 111 с. (с 2001 г. СанПиН 2.1.4.1074-01); - ГОСТ Р 51232-98 "Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля". - М: Госстандарт, -1998. -15 с; - "Методические рекомендации по применеюф методов биотестирования для оценки качества воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения". MR № ЦОС ПВР 005-95.- М.- 1995. - 51 с; Территориально-строительные нормы "Методические указания (регламент) по сертификации водоочистного оборудования индивидуального (бытового) и коллективного пользования систем водоснабжения территории Московской области" (ТСН МУ-98 МО).- М.-1998. - 112 с; - Каталог-справочник по технологиям и технологическому оборудованию для очистки природных вод и доочистки водопроводной воды //ПО СОВИНТЕРВОД: Часть I. (Компьютерная версия).- М.-1998. -80 с; -Дополнение к Каталогу-справочнику по технологиям и технологическому
10 оборудованию для очистки природных вод и доочистки водопроводной воды //ПО СОВИНТЕРВОД: Часть I. (Компьютерная версия).- М.-2002. -40 с; -Методические указания МУК 4.1. 1090 - 02 «Определение йода в воде». -2002. - 12с; - ГОСТ Р. «Правила сертификации питьевой воды, расфасованной в емкости». Госреестр №ROCC RU. 0001.11. Госстандарт и Госсанэпиднадзор РФ.- М. - 1995.- 9 с; - СанПиН 2.1.4. 1116-2002 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества».- М.: Минздрав России.- 2001. - 28 е.; - МУ 2.1.4.1184-2003 «Методические указания по внедрению и применению Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2.1.4. 1116-2002. М.Минздрав РФ. - 2003. - 63 с; - ГОСТ Р «Вода питьевая, расфасованная в емкости. Общие технические условия». М.: Госстандарт. -1998. - 15 е.; - Методические указания МУ 2.1.4. «Гигиеническая оценка бытовых водоочистных устройств» переданы в МЗ РФ на утверждение; - МУК 4.1.1044-1053-01 «Определение концентраций химических веществ».- М.- ГСЭН МЗ РФ.-2002. - Выпуск 2.- Часть 1. — 64 с.
Работа выполнена в лаборатории гигиены питьевого водоснабжения ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН в рамках плановых тем Института: - «Разработать экологические требования к бытовым водо- и воздухоочистным устройствам» (МоЭБР 102-93); - «Разработать научно-методические основы изучения связи между химиче ским составом воды и здоровьем населения» (№ Г/р 01.9.40001796); - «Раз работать гигиенические основы обеззараживания, очистки и кондициониро вания питьевой воды методом иодирования» (№ Г/р 01.9.70002123); - «Ги гиеническое обоснование классификации источников водоснабжения с уче том барьерной роли современных технологий водообработки» (№ Г/р 01.20.000 691); - «Разработка гигиенических основ использования энергоин формационных технологий обеззараживания, очистки и кондиционирования качества питьевой воды» (№ Г/р 01.20.000 690.).
Личный вклад автора. Все исследования проводились при личном участии автора. Личный вклад около 80%.
Апробация работы. Диссертация обсуждена и одобрена на Проблемной комиссии Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и МЗ РФ (Санкт-Петербург, 2003), на Межотдельческой комиссии по апробации диссертаций ГУ НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина РАМН (2003). Материалы диссертации апробированы на 20 международных, республиканских и региональных конференциях, симпозиумах, съездах и конгрессах, в том числе на 5 международных конгрессах «Вода: экология и технология» (Москва, 1996,1998, 2000, 2002, 2004); Международных симпозиумах и научно-технических семинарах по проблемам водоподготовки и контроля качества (Стокгольм, 1996; Париж, 1997; Торремолинос, Испания, 2000; Порторож, Словения, 2001); X Сессии отделения профилактической медицины РАМН (Москва, 1997); Международной научно-практической конференции «Загрязнение окружающей среды и здоровье населения» (Смоленск, 1999 ); IX Всероссийском съезде гигиенистов и санитарных врачей (Москва, 2001); XIII Международном симпозиуме «Международный год во-ды-2003» (Австрия, 2003); Форуме «Питьевые воды России 2003» (Москва, 2003).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 57 научных работах, в том числе: в 9 статьях- в центральной печати, 30 - на международном уровне, в 1 монографии (на русском и английском языках), в 1-ом справочнике, 9-ти публикациях на республиканском уровне (материалы и тезисы докладов Всероссийских съездов, конгрессов, конференций), 6 публикациях на региональном уровне (материалы и тезисы докладов региональных конференций). Получено 7 патентов на изобретение.
Основные положения, выносимые на защиту: - Ведущие критерии и показатели гигиенической оценки ВУ при их внедрении в практику водоподготовки: гарантированная безвредность применяемых материалов, реагентов и технологий; достаточная и стабильная
12 эффективность улучшения качества воды на протяжении регламентированного ресурса работы; возможность и полнота регенерации очистительной способности ВУ; коррекция (при необходимости) основного солевого состава очищенной питьевой воды.
Алгоритм технолого-гигиенической оценки ВУ в условиях ресурсных испытаний на модельных растворах с учетом кинетики очистительного процесса и количественной формализации эффективности очистки и обеззараживания воды, а при многоцикличном использовании - дополнительно с учетом восстановительной способности при их регенерации по окончании фильтроцикла.
Возможность ускоренного решения проблемы обеспечения населения РФ доброкачественной питьевой водой путем широкого применения ВУ непосредственно у крана потребителей в условиях возросшего антропогенного загрязнения источников водоснабжения и несоответствия используемой населением воды гигиеническим стандартам качества питьевой воды.
Программа, объекты и методы исследований
Основные направления исследований, объекты, материалы, использованные методы и объем проведенных исследований представлены на рис. 3.1.
Для решения поставленных задач использован комплекс современных санитарно-химических, бактериологических, вирусологических, паразито-логических, физико-химических и математических методов исследования.
В работе широко применены методы экспериментального моделирования - для имитации различного уровня химического и биологического загрязнения. Наряду с экспериментальными, проводились стендовые испытания опытных и серийных образцов установок для очистки и обеззараживания питьевой воды.
Экспериментальные исследования проведены в 1993-2004 гг. с участием специалистов лабораторий гигиены питьевого водоснабжения, санитарной микробиологии и паразитологии, физико-химических исследований, генетического мониторинга, биохимии, иммунологии, гистологии ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН; лаборатории НПО «Элемент» (г.Москва) и лаборатории Института медицинской паразитологии и тропической медицины им. Е.И. Марциновского (г. Москва).
Объекты исследования: питьевая, природная, модельная воды; различные материалы, используемые в ВУ (ионообменный катионит-фторатор, КУ-F; йодсодержащая анионообменная смола БА-1 (производства НИИПМ им. СМ. Петрова); реагенты - йод, озон; серийные и опытные отечественные и импортные образцы ВУ с использованием сорбционной технологии -16 ВУ: Родник-ЗМ, Родник-7 (ОАО «Сорбент», г. Пермь), Альтаир-003 (ЗАО «Аль-таир-холдинг», г. Москва), Источник - 500 (ЗАО «Заря», г. Дзержинск), Бытовая установка ФПВ-С-3 наливного типа, Установки типа ФПВ-1 для 41 L -sgag получения питьевой воды «Энерж» (ООО Испытательный центр "Цветмет-энерготехника", г. Александров), Бытовой фильтр Энерж-1 (АООТ «Опытный завод Электрон», г. Тюмень), Рубеж (ЗАО «ВУИ», г. Екатеринбург), Рубеж-1 (ООО «НИИавтоматика», г. Тюмень), STP-100 (Российско-чешская фирма «Росинтерэкотех», производитель «Safe Water Systems», USA), Фильтр бытовой для очистки воды «Живая вода» (ООО "Евгеника", г. Самара), Турист-М (НПО «Неорганика», г. Электросталь), Барьер-4, Барьер —4Л (АОЗТ «МЕТТЭМ-технологии», г. Балашиха), Топаз-04, Топаз-06 (Государственный завод «Топаз», г. Москва), Фильтр бытовой Роса (ОАО «Машэко-логия», г. Санкт-Петербург), основными наполнителями которых являлись АУ: БАУ-А; БАУ импрегнированный Ag, АГ-2, АГ-3 им. Ag, АГМ-2, ЛГ-08, F-400, 607С, 207С, КДФ, активные нетканые материалы АНМ, АУДВ, природные графитизированный материал СГН-ЗОА и шунгиты); окислительно-сорбиионной технологии - 10 ВУ с использованием в качестве дезинфектан-тов йода, серебра: Прибой ФВП-25М (Таганрогский завод «Прибой», г. Таганрог), Байкал (ПО «Харьковский завод стоматологических материалов», г. Харьков), Топаз-01 и Топаз-03 (Государственный завод «Топаз», г.Москва), Родник - 1М (ОАО «Сорбент», г. Пермь), Барьер-2 и Барьер-3, ФКП-2 и ФКП-4 (АОЗТ «МЕТТЭМ-технологии», г. Балашиха); фильтр бытовой Водолей (ОАО Солнечногорский механический завод, г. Солнечногорск); - 5 ВУ - с использованием озона: Росс-3, Росс-10 (Российско-голландское АО «АкваМама», г. Москва), Родник-озон-180, Родник-озон-600 (ОАО «Сорбент», г. Пермь), Озонид-СП (ЗАО «Озонид», г. Уфа); -1 ВУс использованием хлора: Лидер (НПФ «Фонд «Прогресс», г. Москва); сорбционно-десорбционной технологии - 1 ВУ кондиционера по фторид-иону: -Система озоновой очистки воды "Аквамама-F" с блоком фторирования (ООО НПФ «Озоновые технологии», г, Москва); ионообменной техно логии - 3 ВУ с применением катионо- и анионообменных материалов: Барьер-1(АОЗТ «МЕТТЭМ-технологии», г.Балашиха), Аква (ООО «Аква», г.Ташкент), Айс 42 берг (ООО «Айсберг», г. Москва); мембранной технологии - 5 ВУяа основе электродиализа: ЭДУп (ТОО «Эйкос», г. Москва); нанофильтрации - Уотер-лэб-Н, гиперфильтрации - Уотерлэб-О (ТОО "Уотерлэб", г. Москва); ультрафильтрации - Бумо-05(АО «Экомаш», г.Люберцы ) и Кристаллофильтр-1 (ТОО "ВИАМ", г. Москва), с использованием физических и физико-химических способов обработки воды - 7 ВУ: на основе мощного импульсного оптического излучения - бактерицидная установка Био-Пульсар (НЛП, «Эко-Пульсар, НПАК «РАНКО», г. Саров), на основе низко-энергетического разряда - Малогабаритная импульсная установка «МЭИ-4» (НПО «Экое», г. Томск), с использованием электрохимического окисления - установка доочистки питьевой воды «Изумруд» (ООО «Эмеральд», г. Москва), с использованием электромагнитного излучения по технологии Грандера - проточный прибор WTLX-W640 («Фирма Грандера», Австрия), электролиза - Дезинфектор портативный Нимфа (Фирма «Эйкос», г. Москва), ионатор «Георгий» (ОАО «Диод», г, Москва), на основе ультрафиолетового облучения -лампа ДРБ-40 (фирма «Элфотех», г. Москва) (Приложение 1).
Для оценки эффективности технологических способов водоподготовки, использованных в ВУ, применяли гостированные и унифицированные физико-химические (на основе хромато-масс-спектрометрии, газовой хроматографии, атомно-абсорбционного анализа, плазменной, ультрафиолетовой, инфракрасной спектрометрии, титро-, фото- и нефелометрии) и радиологические методы анализа.
Исследования новых фильтрующих материалов, использованных в составе ВУ, проводились согласно методическим указаниям по гигиенической оценке материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения МУ 2.1.4.783-99 [123].
Научное обоснование методологии гигиенической оценки ВУ
Углубленный анализ данных литературы, теоретическая проработка исследуемой проблемы и опыт разработки собственных технологических решений в области водоочистки позволил нам сформулировать следующие основные принципы гигиенической оценки локальных водоочистных устройств: принцип комплексности при исследовании ВУ; принцип оптимальности и последовательности при определении объема, методов и алгоритма исследования ВУ; принцип адекватности способов и степени очистки по отношению к качеству исходной воды; принцип приоритетности критериев, обеспечивающих безопасность ВУ для здоровья населения; принцип универсального для России моделирования при стендовых испытаниях ВУ.
В соответствии с принципом комплексности при исследовании ВУ предусматривается, прежде всего, всесторонняя оценка основных характеристик - достаточной и гарантированной степени очистки воды от химических и биологических загрязнений, с одной стороны, и отсутствие значимых негативных (альтернативных) влияний используемых материалов, реагентов и технологий на качество обрабатываемой воды, - с другой.
Исследования по оценке качества воды, очищенной различными ВУ, включают изучение комплекса показателей: органолептических, химических, бактериологических, вирусологических, паразитологических, радиологических, ресурса, производительности и др. В воде, наряду с ведущими обобщенными санитарно-химическими показателями, должны определяться реагенты, используемые для обеззараживания, и побочные продукты, образующиеся при обеззараживании воды. При неизвестных (преимущественно физических) или малоизученных способах водообработки необходимо про ведение биологических исследований на теплокровных животных, а в ряде случаев и на волонтерах.
Комплексная гигиеническая оценка ВУ предполагает применение разработанной методологии физико-химического исследования, ориентированного на идентификацию с одновременной количественной оценкой максимально более полного спектра веществ в так называемых пробах воды неизвестного состава, образование которых возможно в процессах трансформации при обеззараживании или водообработке и в случаях, когда проводятся исследования ВУ на воде с учетом региональных особенностей. Для проведения таких анализов необходимо использование хромато-массспектро-метрии. На основе выявленного состава загрязняющих веществ дальнейшие исследования по гигиенической оценке качества воды, обработанной ВУ, следует проводить по ведущим показателям, выбранным по степени их гигиенической значимости с учетом комплекса аналитических критериев, учитывающих уровни концентраций веществ, групповую принадлежность, специфичность для конкретной технологии водообработки, способность к окислительной трансформации, возможность образования более токсичных продуктов при трансформации.
Комплексная гигиеническая оценка ВУ предполагает известную унификацию используемых методов контроля: применение стандартных методик и приемов, определенных государственными стандартами и нормативными документами федерального уровня, либо системой ИСО - 9000 или 14000 для контроля качества питьевой воды.
В этом плане в связи с возникшей потребностью в стендовых испытаниях ВУ нами разработаны новые аналитические методы контроля содержания йода, капролактама и альдегидов в воде на уровне гигиенических нормативов, утвержденные Минздравом РФ и рекомендованные для практического применения.
Принцип оптимальности включает выбор и использование в гигиенических исследованиях минимального, но достаточного набора методов и по казателей качества воды, а также необходимой кратности исследований в модельном эксперименте, в том числе по оценке эффективности барьерной роли ВУ.
Принцип последовательности рекомендован для оптимизации объема проводимых исследований. Если возможен отрицательный вариант заключения, применяется алгоритм на основе стратегии «step by step»: после каждого «шага» (этапа исследований) должен проводиться анализ результатов и на основании этого анализа приниматься решение о дальнейших исследованиях. При этом, в основном, используется правило «от более простого к более сложному».
Гигиеническая оценка ВУ предусматривает, в первую очередь, соблюдение принципа безопасности ВУ для здоровья населения, которая устанавливается в ходе его испытаний на чистой воде, соответствующей основным гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству питьевой воды, по критериям: - непосредственного аналитического контроля химических показателей, свидетельствующих, как правило, либо о начальной (стартовой) миграции в питьевую воду специфических химических веществ, входящих в композиционный состав основных компонентов водоочистителя, либо о происходящих в них и пролонгированных во времени деструктивных, миграционных или трансформационных процессах; - интегральных химических показателей (перманганатная окисляемость, органический углерод); - контроля основных органолептических (запах, привкус) и физико-химических (мутность, рН, цветность) показателей качества воды;- микробиологического контроля по санитарно-индикаторным показателям
Гигиеническая оценка йодсодержащего материала для обеззараживания воды в ВУ
Как известно, ведущими факторами, которые могут оказывать существенное влияние на качество воды, являются примененные для водоподготов-ки материалы, реагенты и технологии [55Д22Д23,129,194].
Одним из путей повышения качества питьевой воды по критерию физиологической полноценности является кондиционирование ее материалами-кондиционерами с использованием их в конструкции ВУ [109,136,209].
В связи с этим исследован новый полимерный фторсодержащий материал-реагент - фторсодержащий катионит марки КУ-F, функционирование которого определяется генерированием ионов фтора при неравновесном контакте с контактируемой водой.
Материалы, использованные в конструкции ВУ, исследованы в соответствии с Методическими указаниями МУ 2.1.4.783-99 «Гигиеническая оценка материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения» [123].
Для выявления возможности неблагоприятного действия фторсодер жащего катионита на качество воды исследования проводились в агравиро-ванных условиях (на водных вытяжках) при настаивании в течение 1-х ,3-х, 5-х, 10-х, 20-х и 30-х суток. Соотношение объема фторсодержащей композиции к объему контактирующей воды составляло 1:3. В качестве исходной воды для приготовления водных вытяжек (опыт) использовалась очищенная московская водопроводная вода с солесодержанием 160 мг/л дистиллированная вода при температуре 25 ± 2 С. В качестве контроля использовались вышеуказанные типы вод для адекватной гигиенической оценки.
Установлено, что изученный материал не ухудшал органолептические показатели воды (запах, привкус, величину цветности и мутности) и косвенные физико-химические показатели качества воды (активная реакция, величина перманганатной окисляемости) (приложение 3 ).
Анализ химических загрязнителей (неорганических) водной вытяжки на 30 сутки опыта показал, что миграция неорганических веществ - токсичных металлов I и II класса опасности (кадмия, кобальта, лития, никеля, свинца и др.), практически отсутствовала (приложение 4), также как и миграция металлов влияющих на органолептические свойства воды (марганца, меди, цинка и железа). В водных вытяжках обнаружен в низких концентрациях только кремний - 0,1 мг/л (0,01 ПДК).
Оценка возможной миграции химических веществ по данным биотестирования на гидробионтах различных трофических уровней, проведенная согласно MP № ЦОС ПВР 005-95 и РД 118-02-90" показала (приложение 5), что водная вытяжка из исследованного материала практически не изменяла сроки выживаемости дафний (Daphnia magna), что свидетельствовало об отсутствии миграции вредных химических веществ из катионита.
По результатам экспрессного теста не отмечено влияние водных вытяжек из катионита-фторатора на поведенческие реакции и на ростовую функцию гидробионтов низшего трофического уровня - инфузорий (Tetrachimena piriformis). Коэффициенты токсичности как в опыте, так и в контроле практически не отличались и соответствовали рекомендуемым величинам ( 0,5 -н
Микробиологические исследования показали (табл. 6.2), что фторсо-держащий катионит обладает самообеззараживающим свойством: бактерицидный эффект в отношении термотолерантных колиформных бактерий и общих колиформных бактерий в течение опыта составлял 99,4 - 99,9 %.
Одновременно с этим, фторсодержащие композиции влияли на динамику размножения сапрофитной микрофлоры, что подтверждалось подавлением роста сапрофитов в течение 1 суток на 99,9 % и смещением пика размножения микроорганизмов на 3 сутки по сравнению с контролем (2 сутки).
Показано, что выделительная способность катионита КУ-F по фторид-иону подчинялась тем же закономерностям, которые установлены для растворимости малорастворимых соединений в присутствии общих ионов, а также в присутствии других электролитов: увеличение содержания в воде ионов кальция от 0 до 7 мг-экв/дм3 снижало фторовыделение почти на 70%, аналогичное увеличение жесткости по магнию снижало фторовыделение на 30%.
Исследование эффективности обеззараживания воды при различных технологиях водообработки
Материалы исследований позволили получить сравнительные данные о действии комплекса факторов на качество питьевой воды - московской водопроводной воды (МВВ), соответствующей гигиеническим требованиям, при обработке ее в бытовых ВУ, использующих различные способы обеззараживания и кондиционирования качества питьевой воды: сорбционные, ионообменные, окислительно-сорбционные, мембранные, физические методы водообработки (табл.6.4).
Установлено улучшение качества МВВ при ресурсных испытаниях ВУ на основе сорбционного (с использованием активированных углеродных сорбентов и минеральных сорбентов) и окислительно-сорбционного методов очистки: в очищенной воде практически исчезал хлор при содержании его в исходной воде на уровне 1,1-0,68 мг/дм , вода не приобретала постороннего привкуса и запаха, цветность воды снижалась в среднем на 64-32 % при исходном уровне 15,6-5,7, мутность - на 96-68 % при исходном уровне 0,45-0,28 ЕМФ, содержание общего углерода - на 37- 23%, перманганатная окис-ляемость - на 26-12 % при исходном уровне 4,1-3,6 мгОг /дм3, что свидетельствовало об отсутствии миграции в питьевую воду специфических химических веществ из наполнителей и материалов конструкционных деталей ВУ, имевших контакт с МВВ в процессе очистки, в концентрациях выше ПДК (приложение 7). ВУ на основе окислительно-сорбционного метода уменьшали в очищенной воде содержание тяжелых металлов: железо - на 75-56%, алюминия - на 34-23% (приложение 8).
Установлено поступление в МВВ, отфильтрованную ВУ (табл.6.4, приложения 7-9): йода на уровне 0,3-0,5 ПДК, озона -0,3 ПДК - при фильтрации воды через ВУ на основе окислительно- сорбционной технологии; серебра в начале ресурса - 0,9- 0,2 ПДК- при использовании в конструкции ВУ активированного угля, импрегнированного серебром. Процесс миграции выявленных веществ носил убывающий характер и их концентрации были меньше гигиенических допустимых уровней. При обработке МВВ посредством ВУ -кондиционером в ней определялся фторид в концентрации 1,4 -0,8 мг/л, что соответствовало его гигиеническому нормативу (приложение 10).
При обработке МВВ посредством ВУ на основе ионного обмена (табл.6.4) с использованием как гранулированных (смола анионообменная
AB-17x8, катионит КУ-8чс, смола полиамфолитная ПА-1), так и нетканых ионообменных материалов (ВИОНы марок АН-1 и КН-1) практически не изменялись запах, привкус, перманганатная окисляемость, цветность воды снижалась в среднем на 34-16%, мутность - на 57-48%. Содержание тяжелых металлов при обработке воды ВУ на основе катионного обмена уменьшалось по железу - на 97-45 %, алюминию- на 57- 40 %; содержание хлоридов при фильтрации МВВ через ВУ с анионообменными смолами возрастало эквивалентно уменьшению содержания нитратов, сульфатов, но не превышало их допустимое содержание в воде.
Анализ динамики органолептических свойств московской водопроводной воды показал, что в процессе доочистки воды ВУ на основе мембранных технологий (приложение 11) водородный показатель изменялся незначительно, в среднем на 0,1-0,2 ед., вода не приобретала посторонних запахов и привкусов на протяжении всех исследованных ресурсов, за исключением ВУ с использованием электродиализа, после которого в воде отмечался специфический запах, связанный с вымыванием легколетучей органики из материала мембраны. Полученные материалы по оценке безопасносности ВУ на основе электродиализа подтверждают данные Г.И. Рожнова (1984) [113, 194] и позволяют рекомендовать доочистку воды, после ВУ на основе электродиализа, на сорбционных угольных фильтрах для надежной дезодорации обработанной воды.
ВУ на основе обратного осмоса, нанофильтрации и керамических мембран обеспечивали эффективную доочистку московской водопроводной воды по показателю цветности, цветность очищенной водопроводной воды электродиализной установкой ЭДУп снижалась на 70-98 % при исходном уровне ее в неочищенной воде на уровне 5,6-8,3 градуса. Все исследованные ВУ обеспечивали достаточно высокую эффективность очистки по мутности -Уотерлэб-N, Уотерлэб-R, ЭДУп на 100 %, ВУ на основе керамических фильтров на 98-75% (БУМО-5), на 78-64 % (Кристаллофильтр).
Оценка эффективности очистки воды от остаточного активного хлора показала, что его содержание в очищенной воде снижалось на 99 - 75 % при доочистке водопроводной воды на установке «БУМО-5» и на 52-64 % при доочистке водопроводной воды на установке «Кристаллофильтр» при концентрации в исходной воде на уровне 0,64-0,86 мг/л.
Изучение в ресурсных испытаниях динамики изменения отдельных показателей солевого состава выявило, что мембранные установки марки «Уотерлэб» и электродиализная установка «ЭДУп» обеспечивали эффективное удаление солей жесткости на 92-90 % (Уотерлэб-N), 76-42 % (Уотерлэб-R), 65-58% (ЭДУп), для показателя щелочности, эффективность доочистки составила: 87-80%, 70-30% и 35-33%, соответственно, аналогичная закономерность наблюдалась также для хлоридов и сульфатов. Обработка водопроводной воды на керамических мембранах не приводила к выраженному изменению показателей солевого состава доочищенной воды.
Оценка возможной миграции органических веществ из материалов ВУ в процессе эксплуатации по интегральному показателю (перманганатная окисляемость), характеризующему содержание легко окисляющихся органических веществ позволила установить, что при доочистке московской водопроводной воды величина перманганатной окисляемости снижалась в среднем на 87-12% во всех изученных ВУ, что свидетельствует об отсутствии миграции из материалов и компонентов ВУ органических веществ, а эффективная сорбция легкой органики установкой «Уотерлэб-N» (ретенция составила 87-81 %) характеризует возможность очистки воды от вредных химических веществ. Анализ данных по эффективности доочистки московской водопроводной воды от летучих галогеносодержащих соединений (приложение 11) показал, что электродиализная установка «БУМО-5» характеризовалась самой высокой эффективностью доочистки в отношении ГСС (по хлороформу) среди изученных ВУ (ретенция составила 90-79%).
