Губина Т.И. (ред.) Экологические проблемы промышленных городов

Подождите немного. Документ загружается.

141

Нижневартовска 24,4%; для г. Сургута 19,8% от фонового уровня.

Таким образом, обобщение полученных данных о вреде, наносимом

здоровью населения, показывает, что наибольшее дополнительное число

смертей, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, обусловлено

пылью, а также канцерогенным риском от воздействия формальдегида и

сажи (табл. 5).

Таблица 5

Дополнительное количество смертей, вызываемых загрязнением атмосферного

воздуха

Вещество Ханты-

Мансийск

Сургут Нижне-

вартовск

Нефте

юганск

Пыль 23 62 68 34

Сернистый ангидрид, смертей всего 1 1 1 0,3

Сернистый ангидрид: смертей от

болезней системы кровообращения

0,4 0,5 0,4 0,2

Коллективный канцерогенный

риск, вызванный формальдегидом

6,1 21,8 39,0 8,5

Коллективный канцерогенный

риск, вызванный сажей

1,4 26,3 17,2 1,2

Коллективный канцерогенный

риск, вызванный металлами и

бенз(а)пиреном

0,03 2,9 0,2 0,05

Суммарный коллективный

канцерогенный риск

7,5 51,0 56,4 9,75

Суммарное количество смертей 31,5 114,0 125,4 44,1

Литература

1. U.S. EPA. Risk Assessment Guidance for Superfund. Washington, 1989.

2. Курбанов М.М. Об организации и ведении социально-гигиенического

мониторинга в Ханты-Мансийском автономном округе. / М.М. Курбанов // Медицина,

экологи и здоровье человека: Материалы науч.-практ. конф., посвященной 65-летию

образования государственной санитарно-эпидемиологической службы в Ханты-

Мансийском автономном округе. Ханты-Мансийск, 2005. – С. 70 – 75.

3. Оценка состояния здоровья населения г.Нижневартовска Ханты-Мансийского

автономного округа / Н.Г. Кошапов, С.И. Ключников, М.М. Курбанов, Л.И. Бойко //

Медицина, экология и здоровье человека: Матер. науч.-практ. конф. Ханты-Мансийск,

2005. – С. 71 – 75.

4. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии

химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Руководство Р 2.1.10.1920-04.

М., 2004.

5. О состоянии окружающей природной среды Ханты-Мансийского автономного

округа в 1998 году: обзор. Ханты-Мансийск, 1999.

142

Е.В. Короткова, Т.И. Губина

Саратовский государственный технический университет

ФИТОРЕМЕДИАЦИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ

ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

Соединения свинца, кадмия, никеля применяются во многих

отраслях промышленности, поэтому проблема загрязнения тяжелыми

металлами природных сред является весьма значимой и требующей

незамедлительного решения, тем более что промышленные предприятия

часто расположены в непосредственной близости

с селитебной зоной, где

технические методы рекультивации трудно осуществимы.

В данной работе исследовалась возможность использования высших

растений для ремедиации почв и вод, загрязненных тяжелыми металлами,

применительно к конкретным условиям Саратовской области.

При подборе растений мы руководствовались как литературными

данными, так и результатами собственных исследований. Учитывались

следующие характеристики: 1) способность растения аккумулировать

из

среды достаточно большие количества ТМ; 2) толерантность к

токсическому воздействию поллютанта; 3) устойчивость к условиям

среды, характерным для конкретного природного объекта, требующего

очистки; 4) быстрый рост и легкость выращивания.

Одной из задач исследования был подбор растений для

биоремедиации почв в зоне влияния ОАО «Электроисточник». В

результате анализа нами было установлено, что почвы

вокруг предприятия

загрязнены свинцом, причем превышение ПДК составляет 600-2000%.

Исходя из литературных данных, мы выбрали растения семейства

крестоцветных (горчица), маревых (шпинат,) и сложноцветных (календула,

одуванчик), т.к. известно, что растения этих семейств в большинстве

случаев аккумулируют свинец наиболее активно. Другим основанием

послужило то, что данные растения прекрасно приспособлены к нашим

природным условиям

, неприхотливы и быстро растут.

Устойчивость к токсическому воздействию свинца оценивали

постепени прорастания семян, выживаемости и внешним признакам

растений в течение 20-30 дней. Все исследованные растения проявили

высокую степень устойчивости к повышенным концентрациям свинца,

характерным для зоны влияния предприятия (60 – 25000 мг/кг почвы).

Установлено, что наибольший процент прорастания горчицы, календулы и

одуванчика наблюдается

на почвах с концентрацией солей свинца от 600

до 6000 мг/кг. Малые концентрации свинца (менее 2мг/кг почвы), как и

143

избыточные (более 15000 мг/кг) ингибируют процессы развития растений.

Известно, что для территорий, загрязненных свинцом, характерна

высокая кислотность. Поэтому мы исследовали влияние на растения

низких значений рН в сочетании со свинцовым загрязнением. Было

установлено, что подкисление почвы увеличивает поглощение свинца

растением, что, вероятно, связано с увеличением количества растворимых

форм металла. Добавление в

среду стимуляторов роста и увеличение

содержания гумусовых веществ, напротив, хотя и увеличивали

устойчивость растений, но снижали процент поглощения свинца.

В результате анализа почв и биомассы растений после выращивания

их в присутствии свинца было установлено, что растения способны

извлекать от 25 до 80% содержащегося в почве поллютанта (табл.1).

Таблица 1

Извлечение Pb из почвы при первоначальной концентрации 15057 мг/кг

Растение

Остаточное кол-во Pb в почве

мг/кг %

Горчица 12862 85,4

Календула 2933 19,4

Одуванчик 4537 30,1

Шпинат 13910 92,4

Наибольшую аккумулятивную способность проявили календула

(80%) и одуванчик (70%). При этом преимущественное накопление

металла происходило в корнях растений, что согласуется с литературными

данными. Однако при концентрациях 600-6000 мг/кг календула, шпинат и

одуванчик аккумулировали свинец практически одинаково в подземной и

надземной частях. Это является ценным качеством растений для

использования их в фиторемедиации, т

.к. облегчает их сбор и утилизацию.

В результате сравнительного анализа всех перечисленных свойств

растений было установлено, что наилучшими характеристиками для

ремедиации загрязненных свинцом почв в зоне влияния ОАО

«Электроисточник» обладает вид Календула лекарственная.

Кроме того, исследовалась возможность очистки сточных вод

предприятия «ОЗ НИИХИТ», загрязненных соединениями кадмия, при

помощи высших

водных растений (ВВР): Элодеи канадской и Рдеста

пронзеннолистного.

Исследовалась устойчивость растений к токсиканту на модельных

сточных водах. Степень токсического воздействия на ВВР оценивалась по

выживаемости растений, плазмолизу их клеток и распределению

хлоропластов.

144

Таблица 2

Влияние ионов Сd на клетки

Э. канадской

Концентрация ионов Сd в растворе, мг/л Результаты наблюдений

0,25 Ярко выраженный плазмолиз

0,2 Плазмолиз

0,15 Частичный плазмолиз

0,1 Дезориентация хлоропластов

0,05 Хлоропласты распределены равномерно

0,025 Хлоропласты распределены равномерно

Контроль Хлоропласты распределены равномерно

Установлено, что начиная с концентрации 0,1 мг/л наблюдается

дезориентация хлоропластов, которые хаотично движутся по клетке.

Данный отклик клетки обусловлен воздействием ионов Сd на фотосинтез.

С концентрации 0,15 мг/л наблюдается частичный плазмолиз,

увеличивающийся при нарастании концентрации металла. Данный эффект

описан в литературе как одно из проявлений токсического эффекта

различных ТМ на

растительные клетки. Изучалось также влияние рН

среды на устойчивость растений к Сd. Было установлено, что

концентрации ионов Сd до 0,1 мг/л не оказывают заметного токсического

воздействия на исследуемые растения при значениях рН-среды 5,2 – 6,5.

Аналогичные исследования проводились на сточных водах «ОЗ

НИИХИТ» разных степеней очистки, в результате чего было установлено,

что изучаемые

растения могут использоваться для очистки воды

отстойника с предварительным разбавлением в два раза, а также для

доочистки сточных вод после ионнообменной обработки.

С.Н. Курсков, О.Ю. Растегаев, В.Н. Чупис

ФГУ ГосНИИЭНП, г. Саратов

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОД

МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ИНДУКТИВНО

СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМЫ

Исследование в области элементного состава различных водных

объектов до сих пор представляет одну из важнейших проблем

экологической химии.

145

Техногенное воздействие, которое испытывает в последнее время

атмосфера, почва и вода, требует все более точных методов исследования.

Одним из совершенных на сегодняшний день разработанных и успешных

методов является масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

В настоящей работе представлены результаты исследований

различных водных объектов (снежный покров, поверхностные и грунтовые

воды, очищенные различными

фильтрами питьевые воды, продажные

питьевые минеральные воды, родники и артезианские скважины).

Проведены эксперименты по оптимизации процедуры минерализации

образцов органического происхождения, в частности продуктов животного

и растительного происхождения, и определен элементный состав

анализируемых образцов.

За 5 лет проведено 1767 масс-спектрометрических анализов водных

образцов и 123700 элементоопределений от лития до урана. Основное

внимание было

уделено исследованию воды природных объектов (рек,

озер, родников, атмосферных осадков), а также поверхностных сточных

вод. Проанализировано около сотни минеральных природных

бутилированных вод.

Показано преимущество этого метода по сравнению с

традиционными аналитическими методами, особенно при анализе проб,

имеющих многоэлементный состав и низкую концентрацию. Масс-

спектрометрия успешно конкурирует с такими методами, как атомно

абсорбционный, фотометрический, радиоизотопный,

рентгенофлуоресцентный и т.д.

Как показали наши исследования, метод масс-спектрометрии с

индуктивносвязанной плазмой отлично себя зарекомендовал при изучении

питьевых минеральных вод. Пятилетний опыт работы в этой области

позволил предложить новую оценку минерального состава питьевых вод,

основанную на таких параметрах как предельно допустимая концентрация

элементов в питьевых

водах, средние показатели ионного состава

минеральных природных вод и «идеальная вода». «Идеальная вода» – это

такая питьевая вода, три литра которой могут на минимальном уровне

удовлетворить суточную потребность человека в эссенциальных

микроэлементах при полном отсутствии элементов ядовитых, таких как

бериллий, кадмий, свинец, таллий, ртуть, наличие которых в человеческом

организме нежелательно.

Многократные анализы

минерального состава исследуемой воды

могут дать своеобразный «минеральный портрет» водного источника и

соотнесение его с «идеальной водой» может дать количественную оценку

минерального состава питьевой воды. Исходя из этих параметров,

предложена балльная оценка каждого элемента, от лития до урана,

сложение этих баллов и дает количественную оценку анализируемой воды.

146

Проведенный масс-спектрометрический анализ большого количества

продающихся минеральных вод позволил провести рейтинговую оценку

этих вод. На фактическом материале показано, что многие продающиеся

питьевые воды должны перейти из разряда питьевых в разряд «лечебных»,

если таковые свойства у нее будут найдены и продажа таких вод должна

осуществляться в аптеках, причем на таких бутылках

должны быть

указания об элементах, концентрация которых превышает ПДК.

Ниже приведены максимальные концентрации химических

элементов, обнаруженных в бутилированных минеральных водах методом

масс-спектрометрии, значения концентраций приводятся в микрограммах

на литр: Li-2591, Be-31, B-2665, Al-2151, Si-619700, P-95, Sc-13, Ti-15, V-

18, Cr-61, Mn-386, Fe-444, Co-4, Ni-85, Cu-46, Zn-420, Ge-8, As-790, Se-688,

Br-6018, Rb-372, Sr-5328, Mo-14, Ag-10, Cd-0.7, Sn-9, J-222, Ba-655, W-9,

Re-0.4, Hg-5, Tl-3, Pb-5, Bi-0.03, Th-0.04, U-160.

Наши исследования также позволили прийти к заключению, что

реклама ряда элементов в питьевых водах, в частности это

касается таких

«модных» элементов, как йод и серебро, не соответствует

действительности. Практически всегда указывают завышенные

концентрации йода и серебра. Ряд бутилированных минеральных вод

имеют в своем составе йод или серебро, но их присутствие в воде не

отмечено на этикетке. Некоторые воды, имеющие на своих этикетках

большое количество медалей, имеют в

своем составе такие элементы как

бериллий, мышьяк, селен, таллий, уран и т.д., в недопустимых для

питьевых вод количествах, т.е. значительно превышают ПДК. В результате

неоднократных анализов показано, что это не подделки, а природные

минеральные воды.

Показано, что указание на этикетках продающихся питьевых вод

макроэлементов, в частности натрия, калия, магния

, кальция, и полное

неведение о наличии в продажных питьевых водах таких элементов, как

железо, кобальт, никель, марганец, молибден, мышьяк, бром, йод,

бериллий, свинец, таллий, ртуть, уран и ряд других, уже не могут быть

удовлетворительными. Давно назрела необходимость в реорганизации

аттестации минеральных вод, производящихся для продажи в торговой

сети и аптеках.

Пришло время и организации аттестационных центров,

которые бы имели современную аналитическую аппаратуру, позволяющую

решать эти назревшие проблемы. И тем более очевидно, что указывать на

этикетке полный минеральный состав питьевой воды полезно, возможно и

необходимо.

Проведена большая работа по изучению минерального состава

родников Саратова, волжской, артезианской и водопроводной воды в

Саратовской области

, продающихся питьевых и лечебных вод России,

Венгрии, Чехии и ряда стран СНГ и проведена рейтинговая оценка

147

проанализированных вод, в основу которой положена оптимальная

концентрация эссенциальных элементов, находящихся в питьевой воде.

Сравнительный минеральный анализ питьевой воды в Саратове –

речная волжская вода, водопроводная вода, вода родников и колодцев –

показал, что вода колодцев наименее пригодна для питья; в ней чаще

находились такие элементы, как ртуть, кадмий, свинец и уран, которые

порой превышали допустимые пределы по ПДК.

Родники Саратовской области отличаются большим минеральным

разнообразием, также замечено, что ряд эссенциальных элементов в

родниках находятся в более приемлемых концентрациях по сравнению с

речной и водопроводной водой. За пять лет исследований в питьевых

источниках Саратовской области не обнаружено ни одного источника с

достаточной концентрацией

серебра. Из природных бутилированных вод

серебро найдено в трех источниках, причем концентрация природного

серебра не превышала в них 10 ррв.

Анализ селена в родниках показал большой разброс концентраций

этого элемента в них; к примеру, три родника, находящиеся на расстоянии

в 200 метров один от другого имели концентрацию селена 7 ррв, 30 ррв и

50 ррв

соответственно, причем эти концентрации держались постоянно не

один год. В этой связи встает вопрос о применимости селеновых БАДов,

т.к. очевидно, что родник с концентрацией селена в 50 ррв полностью

может удовлетворить потребности человеческого организма в этом

элементе.

Показано, что некоторые родники Саратовской области по своему

минеральному составу ничуть не уступают «раскрученным

» минеральным

водам России и по ряду элементов, в частности литию, бору, магнию,

кальцию, селену, брому и йоду могут составить конкуренцию водам

других регионов.

Основной вывод, который можно сделать, таков – современное

состояние науки и развитие аналитической аппаратурной техники

позволяет поднять на мировой уровень и в некоторых случаях превзойти

его в деле

продвижения на рынок, аттестации минеральных питьевых вод.

Богатые природные ресурсы России, в том числе и водные, позволят

вывести на мировой уровень многие питьевые воды.

148

В.И. Лабунская, С.А. Пудовкина, К.Н. Огурцов

Саратовский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ХИМИЧЕСКИЙ

И БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД

ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Очистка сточных вод химических производств, в частности

предприятий оргсинтеза, представляет собой сложную комплексную

проблему из-за наличия в сточных водах большого количества

разнообразных химических

компонентов как отходов производства и

бактериальных загрязнений, появляющихся на этапах смешения бытовых и

промышленных стоков. Многообразие химических отходов не позволяет

использовать один универсальный метод очистки и требует вариабельных

подходов в каждом отдельном случае [1-3].

Настоящее исследование посвящено изучению влияния

электромагнитного поля в СВЧ диапазоне при фиксированной частоте

(ν=2450 МГц) и ограниченном

интервале мощностей (от 300 до 800 Вт).

В задачу исследования были введены два важнейших фактора,

являющиеся начальными условиями в дальнейших экспериментах, а

именно:

а) определение температурной зависимости водной среды от

мощности подаваемого излучения;

б) изменение массы воды в процессе облучения.

Для определения температурной зависимости водной среды от

мощности излучения были выбраны 4 образца:

дистиллированная,

водопроводная вода, сточная вода производства ООО «Саратоворгсинтез»

и сточная вода с осадком. Пробы воды облучались на модуле СВЧ

Э.19.000.000. Время облучения составляло 10 секунд. Результаты

приведены в табл. 1 и рис. 1. Полученные температурные кривые во всех

четырех вариантах имеют одинаковый характер и условно могут быть

разбиты на два спектра. Первый в интервале

мощностей от 170 до 350 Вт,

где явно прослеживается линейный рост температуры с увеличением

мощности излучения, и второй, где изменение температуры имеет

нелинейный характер (интервал мощностей от 350 до 750 Вт), что

соответствует температурам от 55 – 60

С до 83 – 89

С. Этот эффект

особенно заметен в экспериментах со сточными водами. Но ни в одном из

вариантов не удалось достичь температур кипения.

149

Таблица 1

Изменение температур водопроводной воды в зависимости от мощности облучения

(время облучения 10 секунд)

Мощность

облучения, Вт

Температура

водопроводной

воды,

Масса до

облучения, г

Масса после

облучения, г

179 38,2 5,9 5,9

263 41,9 5,9 5,9

303 53,6 5,9 5,7

385 56,4 5,9 5,7

441 53,4 5,9 5,8

526 67,9 5,9 5,7

606 73,9 5,9 5,6

765 78,5 5,9 5,4

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Мощность облучения, Вт

Температура, С

Рис. 1. График изменения температуры дистиллированной воды в зависимости от

мощности облучения

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Мощность облучения, Вт

Температура,

Рис. 2. График изменения температуры сточной воды в зависимости от мощности

облучения

Опыты с определением изменения массы водопроводной воды

показали, что испытуемые образцы теряют до 9% массы, начиная с

температур выше 60

С, которым соответствуют мощности: 526, 606, 765

Вт (табл. 1).

150

В сточных водах комбината присутствуют биологические

загрязнители (микроорганизмы различного типа), так как конструкция

очистных сооружений предприятия включает так же сброс бытовых стоков

и смешивание их с производственными до очистки. В связи с этим в работе

была поставлена задача изучения влияния излучения СВЧ – диапазона на

микроорганизмы, присутствующие в сточных водах ООО

«Саратоворгсинтез» до этапа биоочистки. Поэтому нами были проведены

эксперименты по облучению сточной воды при помощи СВЧ - излучения.

В соответствии с задачей исследования нами изучено влияние СВЧ –

излучения на микроорганизмы, содержащиеся в сточных водах. О

загрязнении сточных вод патогенными (болезнетворными)

микроорганизмами судят по наличию в них бактерий группы кишечной

палочки (Escherichia coli),

с входящими в нее подгруппами Bacterium

aerogenes.

В настоящей работе нами исследовано влияние СВЧ – излучения на

выживаемость патогенных микроорганизмов. С этой целью нами были

опробованы следующие значения мощностей облучения: 303, 441, 526,

606, 765 Вт. Для этого пробы сточной воды помещались в кювету, которая

ставилась в модуль СВЧ Э.19.000.000. Продолжительность обработки

составляла 10 секунд.

Эксперимент проводился в

два этапа. Сначала пробы сточной воды

подвергались облучению при мощностях 303, 441 и 526 Вт и разбавлялись

до концентрации 10

-1

и 10

-2

. Точно отмеренные объемы проб (по 0,2 мл)

высеивались на среду Эндо в чашки Петри, которые стояли в термостате

48 часов при температуре 37

С, после чего проводился подсчет колоний

микроорганизмов.

Анализ полученных результатов показал, что в контрольных посевах

наблюдается интенсивный рост колоний.

Обработка сточной воды при мощности 303 Вт не дала значительных

результатов. Также наблюдается бурный рост колоний, но они меньшего

размера. В пробах сточной воды, облученных при мощности 441 Вт,

наблюдается снижение роста колоний. Однако

это происходит только при

разведении 10

-2

, где выросло 12 колоний.

В пробах сточной воды облученных при мощности 526 Вт при

разведении 10

-1

также наблюдается бурный рост колоний. При разведении

-2

– 14 колоний меньшего размера (табл. 2).