Сравнительная безопасность средств обеззараживания воды

22

ЗНиСО НОЯбРЬ №11

СРАВНИТЕЛЬНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СРЕДСТВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

Е.А. Тульская

COMPARATIVE SAFETY OF WATER DISINFECTION MEANS

E.A. Tul'skaya

ФБУН «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина»

Сравнительная оценка реагентных методов обеззараживания воды по комплексу критериев, проведенная на основе литературных данных и результатов собственных исследований, показала достоинства и недостатки каждого из изученных средств. Предложены подходы выбора наиболее оптимального метода обеззараживания воды с целью снижения опасности при их применении.

Ключевые слова: сравнительная оценка, реагентные методы обеззараживания воды, продукты трансформации, примеси.

Comparative evaluation of reagent methods for water disinfection on complex criteria held on the basis of literature data and the results of own research had shown the advantages and disadvantages of each of the studied facilities. The approaches to select the most suitable method of water disinfection for reducing the hazards associated with their use are sugested.

Keywords: comparative evaluation, reagent methods of water disinfection, transformation by-products,

impurities.

Эффективное обеззараживание питьевой воды и воды плавательных бассейнов — один из важнейших компонентов в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения. В настоящее время предложены различные реагентные (химические) и безреагентные (физические) методы обеззараживания, поэтому при гигиенической оценке того или иного метода следует учитывать не только их эффективность, но и комплекс показателей безопасности. Среди реагентных методов наиболее широко применяются в качестве средств обеззараживания воды препараты хлора (газообразный и жидкий хлор), а также хлорная известь — гипохлорит натрия (ГПХН) и кальция (ГПХН).

В последние годы все шире внедряются ди- и трихлори-зоциануровые кислоты (ДХЦК и ТХЦК), область применения которых ограничена плавательными бассейнами и кратковременным использованием для обеззараживания индивидуальных запасов воды в походных или военных условиях. В настоящее время повышенное внимание уделяется окислительным методам, в частности, диоксиду хлора, уже много лет широко применяемому в странах Европы и Северной Америки, а также озонированию; продолжается поиск также и новых окислительных методов (препараты на основе надуксусных кислот, пероксидов и т. д.), но пока они находятся на стадии оценки санитарно-эпидемиологической безопасности при обеззараживании воды. Четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) и производные гуанидинов, широко применяемые для дезинфекции поверхностей, лишь в последнее время стали предлагаться в нашей стране для обеззараживания воды плавательных бассейнов и питьевой воды. Применение некоторых неорганических веществ (различные формы серебра, йод, медь) находится на стадии углубленных исследований для определения условий и области их применения.

Все перечисленные методы различаются между собой по механизму антимикробного действия, селективности и спектру микроорганизмов, дозам бактерицидного и бактериостатического действия, а также способности к последействию.

В НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина изучена эффективность и безопасность более 30 наименований препаратов, относящихся к 8 химическим классам как в лабораторных, так и в натурных условиях. Сравнительная оценка опасности реагент-

ных методов обеззараживания осуществлялась по комплексу показателей: острая токсичность; ПДК исходного средства в воде; ПДК продуктов его трансформации (гидролиза) в воде; ПДК продуктов трансформации веществ, образующихся в процессе обеззараживания воды; наличие опасных примесей в препарате (см. табл.) [1; 2].

Как видно из данных таблицы, практически все изученные средства обеззараживания воды при попадании в желудок в основном относятся к 3—4 классу опасности по параметрам острой токсичности (в соответствии с ГОСТ 12.1.007—76, 1999 г.).

Основная характеристика средств обеззараживания воды — это соотношение концентраций действующих веществ, поступающих с водой к потребителю, т. е. бактериостатических, и их безопасных концентраций (ПДК). Именно этот показатель не позволяет расширить область применения многих дезинфицирующих средств для обеззараживания воды.

ПДК большинства средств установлены по общесанитарному признаку вредности, что обусловлено целевым назначением — влиянием на микрофлору. Такой показатель важен при обеззараживании сточных вод или сбросе в водные объекты. В случае обеззараживания питьевых вод и воды бассейнов такой показатель не имеет значения и целесообразнее сопоставлять эффективные концентрации с максимальными недействующими концентрациями по влиянию на организм (МНК). Например, диоксид хлора и серебро — наиболее опасные вещества при попадании в организм человека, поэтому данный критерий служит препятствием для возможности регистрации препаратов на основе пероксида водорода и других средств, называемых в торговле «активным кислородом», в качестве средств обеззараживания воды, потому как их эффективная концентрация составляет 30 мг/л, а ПДК установлена на уровне 0,1 мг/л. В то же время, предположение о быстрой деструкции пероксидов в воде в наших исследованиях не подтвердилось, а условия уменьшения их стабильности недостаточно изучены.

Для условий труда при водоподготовке наибольшую опасность представляют газообразный

Ш №11 (Ш

23

Токсикологическая характеристика химических средств обеззараживания воды при внутрижелудочном введении

Дезинфицирующее средство ЛД50, мг/кг (класс опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.1007—76) Продукты гидролиза и мономеры (опасные примеси) МНК по санитарно-токсикологическому признаку вредности, мг/л Гигиенический норматив, мг/л

Газообразный и сжиженный хлор - (2) Активный хлор (бром) 5,0 (ВОЗ) 0,3—0,5 (остаточный), орг, 3 кл.** 0,8—1,2 (связанный) орг, 3 кл.** отсутствие, общ., 3 кл.

ГПХН и ГПХК > 200, 1 187*, 5 800, 840,

ДХЦК 600—1 520, 1 381*, 2 720 (3) 4,0 4,0, с.-т., 2 кл.

ТХЦК 1 369*,1715*(3) 4,0* отсутствует

Активный хлор 5,0 (ВОЗ) 0,3—0,5 (остаточный), орг, 3 кл.** 0,8—1,2 (связанный) орг, 3 кл.** отсутствие, общ., 3 кл.

>5 000 (4) Циануровая кислота 60,0 6,0, орг., 3 кл.

>7 500 (4) Мононатривая соль циануровой кислоты 200,0 25, орг., 3 кл.

Диоксид хлора 140, 100—200* (2) 0,2, с.-т., 3 кл.

165—350 (3) Хлорит 0,2 0,2, с.-т., 3 кл.

1 850 (3) Хлорат 20,0 20, с.-т., 3 кл.

0,7 мг/л (X хлоритов и хлоратов), по данным ВОЗ

Озон - (1) Отсутствуют - 0,3, орг. **

ПГМГ-ГХ 630-890 (3) 2,0 0,1, общ., 3 кл.

800, 999 * (3) ГГХ 1,0 1,0 с.-т., 2 кл.

100—200* (2) ГМИ 0,02 0,02, с.-т., 2 кл.

ЧАС: 250—3 340 (3) Отсутствуют (бензилхлорид) 6,0; 2,0; 4,0 0,3, орг., 3 кл.; 0,5, орг., 3 кл.; 0,25, общ., 2 кл.

Серебро не установлена Отсутствуют 0,05 0,05 с.-т., 2 кл.

Примечание: «—» — данные отсутствуют; «*» — результаты собственных исследований; «**» — СанПиН 2.1.4.1074—01.

хлор, диоксид хлора и озон. Опасность определяется их токсичностью при ингаляционном воздействии, местным раздражающим действием, а также взрывоопасностью. Что касается хлорированных изоциануратов, то при нанесении на кожу ДХЦК и ТХЦК в сухом виде относятся к малоопасным веществам (4 класс опасности), а при увлажнении оказывают местное раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. Такое воздействие на организм человека обусловливается сравнительно легкой гидролизуемостью, сопровождающейся выделением свободного хлора. Таким образом, сохраняется и опасность ингаляционного отравления. Как для хлорсодержащих, так и для средств, относящихся к другим химическим классам, наибольшую опасность при водопользовании имеет не острая, а хроническая токсичность, в т. ч. обусловленная наличием опасных примесей (мономеров).

Как показали собственные исследования, средства на основе гипохлорита натрия могут быть загрязнены бромом в концентрациях, опасных для здоровья человека в условиях перхлори-рования воды. В реагентах на основе полигек-саметиленгуанидина гидрохлорида

могут присутствовать такие опасные примеси, как гуанидин гидрохлорид (ГГХ) и гексаметиленимин (ГМИ). В четвертичных аммониевых соединениях наиболее опасной примесью является бензилх-лорид, который может оказывать канцерогенное действие. В связи с этим, контроль за безопасностью этих препаратов необходимо осуществлять по содержанию примесей в товарном продукте, чтобы обеспечить их ПДК в воде при применении. В случае превышения У ПДК опасной примеси в обеззараженной воде, необходимо рассчитать максимально допустимую рабочую дозу средства. Основная опасность как неорганических (хлор, гипохлориты и т. п.), так и органических (ДХЦК и ТХЦК) хлорсодержащих средств, заключается в образовании галогенсодержащих соединений в воде (ГСС). Трансформации подвергаются как органические вещества природного происхождения, так и соединения промышленного происхождения с образованием опасных, канцерогенных веществ [3; 4]. Следовательно, применение таких средств требует обязательной предварительной подготовки воды, предусматривающей ее очистку от загрязняющих органических веществ. Кроме того, хлорированные цианураты приводят к образованию стабильной циануровой кислоты. В связи

24

ЗНиСО ноябрь №11

с этим возникает необходимость разработки требований по контролю эффективных и безопасных концентраций хлоризоциануратов с учетом продуктов гидролиза, т. е не только по остаточному хлору?, но и циануровой кислоте.

Использование диоксида хлора сопровождается поступлением в воду хлоритов и хлоратов, что ограничивает уровень вводимых для обеззараживания концентраций и требует применения мер по инактивации данных продуктов гидролиза.

При обработке воды озоном образуются продукты озонолиза органических веществ в виде карбонильных соединений (альдегиды, кетоны, низкомолекулярные карбоновые кислоты, бро-маты). Среди них наиболее опасны формальдегид и броматы, относящиеся к канцерогенным веществам. Опасность других продуктов озонолиза для здоровья возрастает в случае комбинации озонирования и последующего хлорирования воды, когда могут образовываться хлорированные продукты озонолиза, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами, что часто требует применения сорбционной очистки [5].

Таким образом, сравнительная оценка опасности реагентных методов обеззараживания воды по комплексу критериев показала отсутствие идеального средства. Каждый метод имеет свои достоинства и недостатки. Выбор наиболее подходящего метода необходимо осуществлять с учетом качества обеззараживаемой воды, опасность же может быть снижена за счет комбинации различных методов и технологических решений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГН 2.1.5.1315—03 и ГН 2.1.5.2280—07 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

ГН 2.1.5.2307—07 «Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных П: объектов хозяйственно-питьевого и культурно- 2: бытового водопользования». М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008. 11 с. ^

2. Дополнение № 3 к ГН 2.1.5.2307—07 «Ориенти- ^^ ровочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008.

3. Жолдакова З.И., Тульская Е.А., Мамонов Р.А., Хренова И.А., Харчевникова Н.В. Полякова О.В., ^^ Лебедев А.Т. Сравнение реакционной способно- зр сти дезинфицирующих агентов по отношению к ароматическим химическим соединениям в воде // Дезинфекционное дело, 2010. № 4. С. 37—41.

4. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., Полякова Е.Е., Синникова Н.А., Лебедев А.Т. Экспериментальная оценка и прогноз образования хлорор-ганических соединений при хлорировании воды, содержащей промышленные загрязнения //Гигиена и санитария, 2002. № 3. С. 26—29.

5. Василяк Л.М., Жолдакова З.И., Костюченко С.В., Мазаев В.Т., Недачин А.Е., Рахманин Ю.А., Тула-кин А.В., Филатов Н.Н., Циплакова Г.В., Шлеп-нина ТГ. Общие сведения об УФ-обеззараживании воды //Ультрафиолетовые технологии в современном мире: Коллективная монография / Ф.В. Кармазинов, С.В. Костюченко, Н.Н. Кудрявцев, С.В. Храменков (ред.). Долгопрудный: Изд. Дом «Интеллект», 2012. Гл. 5.1. С. 141—180.

Контактная информация:

Тульская Елена Анатольевна, тел.: 8 (499) 246-71-73, e-mail: etul@mail.ru

Contact information: Tul'skaya Elena, phone: 8 (499) 246-71-73, e-mail: etul@mail.ru