ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ (По материалам семинара ВОЗ, Краков, 1971)

УДК 614.777-07:681.3:061.3(100) >1971»

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ВОДЫ

Канд. мед. наук Е. К. Стрижант

Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана

В условиях индустриализации и урбанизации, роста водопотребления и увеличения объема промышленных и бытовых стоков контроль за качеством воды водоемов приобретает важное гигиеническое значение. Необходимость получения значительного объема санитарной информации о водоеме в наиболее короткие сроки выдвигает на передний план наряду с совершенствованием обычных методов анализа воды, задачу автоматизации контроля ее качества.

В этом отношении.определенный интерес представляет семинар «Автоматический контроль качества воды мониторами», организованный Европейским бюро ВОЗ. Семинар проходил в Кракове (Польша) с 29/1II по 2/1У 1971 г. и имел целью ознакомление его участников с современными достижениями в области автоматического контроля за качеством воды, а также с соответствующим опытом работы в ПНР, где в порядке осуществления специальной программы ВОЗ в последние 3 года монтируется специальное оборудование.

В семинаре приняли участие представители 19 стран, представители ВОЗ, Всемирной метеорологической организации и Совета Экономической Взаимопомощи. Заслушанные на заседаниях семинара доклады были посвящены общим вопросам организации контроля за качеством воды водоемов с помощью автоматических станций (мониторов); приборам и системам электродов, используемым в мониторах; сбору, передаче и обработке информации в системе автоматического контроля; опыту автоматического контроля в различных странах.

Наибольший гигиенический интерес представляют доклады об организации службы автоматического контроля, о критериях и подходах к определению створов наблюдения, об объеме проводимых исследований, о чувствительности автоматических методов определения тех или иных ингредиентов и о современном состоянии и перспективах развития сети автоматических станций в различных странах. В настоящее время автоматический контроль качества воды уже внедрен в ряде стран; он осуществляется специальными станциями, называемыми мониторами, включающими в себя аппаратуру для автоматического отбора проб воды из водоема, для измерения тех или иных показателей качества ее, а также для предварительной обработки получаемой информации с помощью вычислительных устройств. Станции могут объединяться в систему автоматического контроля с единым вычислительным центром, получающим информацию от отдельных мониторов по телеметрической связи. Как подчеркивалось на семинаре, необходимо разграничивать понятия об автоматическом измерении и автоматических приборах, используемых как усовершенствование лабораторных методов анализа, с одной стороны, с автоматическим контролем за качеством воды с помощью мониторов, проводимым практически без участия человека, с другой.

Останавливаясь на ряде общих вопросов автоматического контроля за качеством воды, проф. а. К г е п к е 1 (США) во вступительном докладе «Мониторы — современное орудие в борьбе с загрязнением водоемов», подчеркнул, что развернувшаяся в последнее десятилетие активная работа, связанная с охраной водоемов, потребовала новых форм и методов контроля качества воды и сбора информации. Специфические задачи непрерывного

автоматического контроля с помощью мониторов, как было сформулировано на семинаре, следующие: определение соответствия качества воды существующим стандартам; установление основных тенденций в изменении качества воды в результате принимаемых мер; изучение закономерностей изменения качества воды, которые позволили бы прогнозировать его ниже спуска стоков; обнаружение «чрезвычайных обстоятельств» на водоеме и выявление нарушителей в случае «залповых» выбросов сточных вод; своевременное предупреждение водопользователей о неблагоприятных показателях качества воды, поступающей к водозаборам.

Для решения упомянутых задач в ряде стран (США, ФРГ и др.) разработаны и осуществляются программы автоматического контроля качества воды водоемов. Однако, как указал проф. a. Deininger (США), оптимизация программы изучения качества воды с помощью мониторов весьма сложна. При разработке программ целесообразно разделить их на национальные, региональные и локальные. Оратор подчеркнул необходимость проведения специальных исследований для установления оптимальной частоты отбора проб, количества и места расположения мониторов на водоеме и в бассейне в целом. Работы такого плана уже ведутся в некоторых странах. Так, с опытом исследований, проводимых в ПНР для обоснования оптимального расположения 7 автоматических станций с целью контроля за качеством воды на Верхней Висле и Верхнем Одере, ознакомила участников семинара сотрудник Польского института водного хозяйства Н. F 1 о г -с z у к.

Необходимо отметить, что представленные на семинаре материалы о программах использования мониторов касались в основном оценки работы очистных сооружений; отсутствовали данные о гигиеническом обосновании автоматического контроля качества воды в пунктах водопользования населения.

При автоматическом измерении качества воды существуют 2 принципиально различных подхода, которые определяют и основные различия в системах мониторов, выпускаемых промышленностью. Первый основан на непосредственном измерении показателей в воде (in situ) с помощью электрохимических датчиков; физико-химические характеристики контролируемых растворов при этом не изменяются (кондуктометрические, потен-циометрические, вольтаметрические измерения). Второй принцип базируется на использовании автоматических аналитических процессов, повторяющих обычные лабораторные методы исследования воды, — в контролируемые растворы добавляют те или иные реактивы и после соответствующих химических реакций производят измерение (фотометрический метод). Примером первого типа установок являются мониторы фирмы «Хонивел» и МК-2 монитор (Англия); примером второго типа — мониторы «Автоанализатор» и CSM 6 монитор фирмы «Техникон» (США).

Участникам семинара удалось ознакомиться с описанием этих приборов и осмотреть их на выставке в Кракове (мониторы МК-2 и «Автоанализатор» II), а во время посещения автоматической станции вблизи Кракова на Висле осмотрен монитор фирмы «Хонивел» W-20. Мониторы фирмы «Хонивел» оборудуются в ПНР согласно проекту ВОЗ.

Монитор W-20 оборудован датчиками, с помощью которых возможно измерение 9 параметров качества воды в следующих пределах: температура от 5 до 40°, электропроводность 100—1000 см, растворенный кислород 0—15 мг/л, рН 1—14, окислительно-восстановительный потенциал ±500 мв, мутность от 0 до 500 ед. шкалы Джексона, хлориды 1 —1000 мг!л, уровень воды 0—10 м, интенсивность солнечной радиации 0—1,5 кал/см2 в мин.

В отличие от мониторов электрохимического типа («Хонивел», МК-2) «Автоанализатор» позволяет исследовать значительно большее число показателей качества воды, в том числе и имеющих определенное гигиеническое значение (фенолы, ортофосфаты, неорганические фосфаты, аммиак, нитриты, нитраты и многие другие). Однако попытки использовать этот прибор

на водоемах для контроля качества воды встретили трудности (Мапсу; P. Eastman и другие докладчики): одной из основных проблем явилось влияние мутности и коллоидных частиц на измерения.

Представляет интерес, что с помощью этого прибора можно проводить не только химический анализ воды, но и исследования различных (18) клинических показателей в биологических средах (кровь, сыворотка и др.).

Как видно из материалов семинара, современные автоматические приборы позволяют проводить автоматическое измерение значительного количества показателей воды. Тем не менее опыт показывает, что в условиях работы автоматических станций, расположенных на отдаленных участках водоема и не имеющих постоянного наблюдения, объем параметров, которые могут экономично и надежно измеряться в полевых условиях, еще крайне ограничен. При современном уровне развития техники могут быть сравнительно надежно измерены мониторами следующие показатели: температура воды, электропроводность, растворенный кислород, мутность, pH, интенсивность солнечной радиации, общая жесткость, кислотность, С02, хлориды, остаточный хлор, цианиды, фториды, химическая потребность в кислороде, фенолы, цветность, ос- и ß-радиоактивность.

Практически же программы существующих мониторов, обсуждавшиеся на семинаре, содержат значительно меньшее количество показателей (pH, температура, растворенный кислород, электропроводность, интенсивность солнечной радиации); при этом пределы измерения некоторых показателей ограничены, что снижает гигиеническое значение их как источника получения необходимой санитарной информации.

Интересным было сообщение проф. Malz (ФРГ) о наличии в Запад-нон Германии опыта автоматического определения детергентов в воде. Значительным достижением, как подчеркивалось на семинаре, явилось создание для мониторов электрохимического типа специальных датчиков — специфических ионных электродов, непрерывно измеряющих значительное число ионов. Однако представленный в докладах материал о 20 электродах показывает, что их чувствительность в ряде случаев требует отработки, а наличие значительного количества мешающих измерению ингредиентов делает многие электроды практически непригодными в условиях контроля за одновременным загрязнением водоема комплексом химических веществ.

Большое внимание было уделено на семинаре эксплуатации мониторов. Большинство трудностей, как указывали докладчики, может быть сведено до минимума при соответствующей системе обслуживания автоматических станций (регулярных профилактических осмотрах не менее 1 раза в 2 недели).

На семинаре шла речь об экономической оценке стоимости автоматического контроля.

Надо отметить, что учета общего количества эксплуатируемых мониторов как в США, так и в других западных странах не было проведено, что, вероятно, можно объяснить разнообразием владельцев этих систем (частные компании, государственные службы и др.).

В качестве примера региональных программ автоматического контроля в США был представлен доклад Р. Eastman, который ознакомил участников семинара с опытом контроля за загрязнением водоемов в штате Нью-Йорк. Программа изучения автоматического оборудования в своей первой фазе предусматривала сравнительную оценку работы различных систем мониторов — 2 мониторов электрохимического типа и 1 монитора фотометрического типа. Установлено, что мониторы первого типа более приемлемы, а мониторы второго типа не отвечают многим требованиям, касающимся быстроты получения информации, простоты и экономичности в эксплуатации и т. п. Опыт эксплуатации мониторов в штате Нью-Йорк позволяет заключить, что автоматические станции по контролю за качеством воды служат дополнением, а не полной заменой обычного анализа воды. Они особенно применимы в тех точках, где качество воды может стремительно

колебаться. Автоматическая проверка качества воды должна развиваться по линии создания системы с единым вычислительным центром по типу контроля за производственными процессами на предприятиях; мониторы должны постоянно обслуживаться небольшим, но высококвалифицированным штатом инженеров и техников.

Второй этап осуществления программы автоматического контроля в штате Нью-Йорк, закончившийся в 1970 г., включал приобретение и оборудование в специальных зданиях 10 основных мониторов с телеметрическим оборудованием, способных измерять от 8 до 10 показателей. К 1976 г. в штате намечается создание системы автоматического контроля из 44 основных мониторов и 83 мониторов-сателлитов.

Автоматический контроль качества воды внедряется в ряде стран Европы. В ФРГ сейчас действует около 20 мониторов; в ближайшем будущем намечено построить около 200 автоматических станций. Принципы их работы и объемы исследований аналогичны изложенным выше.

В ПНР с 1968 г. в стадии реализации находится большая программа автоматического контроля качества воды. Из 7 станций-мониторов 2 уже находятся в эксплуатации; монтируется система телеметрической передачи информации с единым центром во Вроцлаве. В ближайшем будущем планируется организовать сеть из 58 станций с 2 центральными станциями — в Варшаве и Вроцлаве; в последующем намечается оборудование еще 100 станций.

Внедряемая в ПНР программа автоматического контроля предусматривает не только получение показателей от мониторов, но и исследование отдельных показателей с помощью автоматических приборов или обычных лабораторных методов. В связи с этим следует отметить успешное использование автоматического прибора «Сапромат» (фирма Войт, ФРГ) для определения биохимической потребности в кислороде. Прибор, демонстрировавшийся на выставке, определяет одновременно ВПК 6 проб воды.

В некоторых других странах Европы, как выяснилось на семинаре, также накоплен опыт автоматического контроля качества воды. Так, в Англии эксплуатируется 4 и намечается построить 240 мониторов; в Австрии эксплуатируется 2 автоматические станции (государственные), в Швейцарии — 1; в Чехословакии действуют 4 монитора и предполагается осуществить строительство системы мониторов из 50 станций.

Изложенные материалы позволяют судить о большом практическом значении и актуальности внедрения автоматических методов контроля качества воды. Такой контроль в комплексе мероприятий, направленных на охрану водоемов от загрязнения стоками, должен получить значительное развитие в нашей стране с учетом санитарных интересов водопользования населения.

Поступила 30/V 1972 г.

УДК 614.7+615.91:001.5

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВОПРОСАМ КОММУНАЛЬНОЙ ГИГИЕНЫ И ТОКСИКОЛОГИИ В РЯДЕ НАУЧНЫХ ЦЕНТРОВ США

Кандидаты мед. наук М. М. Авхименко и Ю. Е. Корнеев Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, .Москва

Современные научные исследования по различным проблемам коммунальной гигиены приобрели в США выраженную многоплановость, объединяя деятельность медиков, биологов, организаторов здравоохранения, инженеров, химиков, физиков, радиологов и других специалистов.

Головным центром США по гигиене окружающей среды является Национальный центр городского и промышленного здоровья (National Сеп-