Промышленные полы
для любых условий эксплуатации
В каталог продукции

Улучшение качества питьевой воды

17 Июн 2013 Шунгит

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГЛАВНОЕ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

(ВМедА)

Экз.№

 

УДК

№ госрегистрац.

Инв. № ________

 

ОТЧЕТ

о научно-исследовательской работе по теме № 4.00.101 п.8, шифр «Кремень»

РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ (КРЕМНЕЙ) ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, УСИЛЕНИЯ ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

СОГЛАСОВАНО Заместитель начальника академии по научной работе, Заслуженный деятель науки РФ, Член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, полковник медицинской службы Ю.Лобзин

15 апреля 2002 г.

УТВЕРЖДАЮ Начальник академии Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор генерал-майор медицинской службы Б.Гайдар

15 апреля 2002 г.

 ВрИД начальника НИЦ ВМедА доктор медицинских наук профессор полковник медицинской службы - С.Пелешок 19.03.2002г.

ВрИД начальника НИО питания и водоснабжения НИЦ ВМедА кандидат медицинских наук полковник медицинской службы -

В.Майдан 18.03.2002г.

Научный руководитель ВрИД заместителя начальника НИО питания и водоснабжения НИЦ ВМедА кандидат медицинских наук майор медицинской службы - П.Панов 18.03.2002г.

Ответственный исполнитель старший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения НИЦ ВМедА кандидат биологических наук - Е.Сорокалетова 18.03.2002г.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2002

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Научный руководитель работы: ВрИД заместителя начальника НИО питания и водоснабжения кандидат медицинских наук майор медицинской службы - П.Панов 18.03.2002г.

Ответственный исполнитель: старший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения кандидат биологических наук - Е.Сорокалетова (реферат, введение, 18.03.2002г. разделы 1, 2, 3, заключение)

Младший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения - Е.Гвардина 18.03.2002г.

Младший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения - Е.Кравченко (раздел 1) 18.03.2002г.

Младший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения - И.Коновалова 18.03.2002г.

Доцент кафедры ОВГ кандидат медицинских наук - В.Нарыков 18.03.2002г. (раздел 1, реферат, введение, заключение)

Начальник научно-исследовательского отдела доктор медицинских наук профессор полковник медицинской службы - С.Матвеев 18.03.2002г

 

РЕФЕРАТ

Отчет — 77 стр., 1 кн., 20 табл., 146 ист.

КАЧЕСТВО ВОДЫ, ОЧИСТКА ВОДЫ, ПРИРОДНЫЕ

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОРБЕНТЫ

Объектом исследования являлись природные минеральные сорбен­ты (ПМС), перспективные для применения в процессах очистки и кон­диционирования воды: шунгит, кремень, глауконитовый известняк.

Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффектив­ности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.

При проведении НИР современными биологическими и физико-хи­мическими методами показано, что ПМС эффективно очищают воду от загрязнений. Для очистки воды от ионов тяжелых металлов наиболее перспективными ПМС оказались кремень и глауконитовый известняк. Их эффективность превосходит активированный уголь (АУ) и шунгит.

Все изученные ПМС удаляют фенол из воды в концентрации до 50 ПДК. При более высоких концентрациях фенола эффективность шунгита выше, чем кремня и глауконитового известняка при всех пара­метрах модельной воды.

ПМС очищают воду от избыточного содержания ионов железа, причем шунгит по эффективности превосходит АУ, кремень и глауконитовый известняк в 2 раза.

ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бакте­рий Е.соli штамм К12, спор В.subtilis и С. реrfringes, снижая со­держание микробных агентов не менее, чем в тысячу раз.

Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый извест­няк, так и АУ ( в 56, 36 и 31 раз соответственно).

Вода, обработанная ПМС, улучшает свое качество за счет глубо­кой очистки от химических загрязнений, снижения токсичности, а также повышает биологическую активность за счет обогащения эссенциальными макро- и микроэлементами.

Технологии и очистные устройства, использующие ПМС не уступая, а в ряде случаев превосходя по эффективности АУ, на порядок дешевле по себестоимости. Россия располагает мощной сырьевой базой ПМС, что делает их использование перспективным в водоочистке.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

АУ

активированный уголь

ВОЗ

всемирная организация здравоохранения

ИЗВ

индекс загрязненности воды

ПАВ

поверхностно-активные вещества

ПДК

предельно-допустимая концентрация

ПМС

природные минеральные сорбенты

хоп

хлорорганические пестициды

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………..7
1. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ……………….7

(Выбор направления исследований) …………………………………9

1.1. Качество воды водоисточников ……………………………………..9

1.2. Существующие и перспективные способы улучшения качества воды ……………………………………………………………………14

1.3. Природные минеральные сорбенты — перспективные материалы в процессах улучшения качества воды…………………20

1.3.1. Углеродсодержащие породы — шунгиты……………….. ……22

1.3.2. Кремнеземные и кремнистые породы………………………25

1.3.1. Карбонатные породы ……………………………………. ……28

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………….30

3. ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ……………………………………. ………………………..34

3.1. Влияние природных минеральных сорбентов на органолептические свойства воды…………………………………….34

3.2. Влияние природных минеральных сорбентов на химический состав воды…………………………………………………………36

3.2.1. Неорганические токсиканты…………………………………36

3.2.2. Органические токсиканты …………………………………..42

3.3. Влияние природных минеральных сорбентов на микробиологичекие показатели воды …………………………….47

3.4. Токсико-гигиеническая оценка воды, прошедшей фильтрацию через фильтры, содержащие природные минеральные сорбенты……………………………………..51

3.5. Биологическое действие воды, активированной кремнем…………..58

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………60

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………….66

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность настоящего исследования связана с усилением антропогенного и техногенного влияния на биосферу в Российской Федерации /1-7/.

Наибольший пресс экотоксичности испытывает водная среда, яв­ляясь конечным резервуаром большинства загрязняющих веществ. За последние 30 лет изменилась структура использования воды, что вы­разилось в резком увеличении социальной составляющей водопользо­вания. Доля хозяйственно-питьевого водоснабжения выросла с 9% в 1970 г. до 21% в 1999 г. /8/. В связи с этим реально существует проблема качества питьевой воды, определяемая загрязнением при­родной воды, неудовлетворительной очисткой ее на водопроводных станциях, вторичным загрязнением в разводящих сетях. В сложившей­ся на сегодняшний день ситуации наиболее перспективным подходом к обеспечению населения РФ и личного состава ВС качественной пить­евой водой является применение средств и методов дополнительной очистки и подготовки воды в месте использования, в том числе, в местах дислокации сил армии и флота /9/.

В настоящее время водоочистка становится одним из самых распространенных технологических процессов. Этим определяется особенная актуальность вопроса удешевления очистки питьевой, тех­нической и сточных вод. В этой связи весьма перспективным предс­тавляется применение природных сорбентов, месторождения которых имеются на территории РФ. В литературе появляется все больше со­общений об эффективности применения природных сорбентов для уда­ления из воды дисперсных примесей, нефти и нефтепродуктов, по­верхностно-активных веществ, красителей, радиоактивных загрязне­ний и др. /10÷16/.

Сегодня при использовании природных сорбентов для удаления из воды указанных веществ, как правило, господствует эмпирический подход, что затрудняет проведение технологических процессов в оп­тимальных условиях.

В этой связи необходима разработка научных основ использова­ния природных сорбентов в водоподготовке, для чего следует сумми­ровать имеющиеся сведения об их применении, а также наметить ра­циональные пути их использования в конкретных технологических процессах водоочистки.

Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффектив­ности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Оценить эффективность природных минеральных сорбентов в процессах очистки питьевой воды от химических и микробиологичес­ких загрязнений.

2. Изучить токсико-гигиенические показатели воды, прошедшей очистку на природных минеральных сорбентах (ПМС).

3. Изучить биологическое действие воды, прошедшей очистку на ПМС.

4. Оценить возможность применения ПМС для индивидуальной и коллективной доочистки питьевой воды.

Настоящая работа выполнена в НИЛ перспективных технологий очистки воды НИО питания и водоснабжения НИЦ Военно-медицинской академии с января 2000 по март 2002 года в соответствии с Дирек­тивой ГВМУ МО РФ №161/7/4/3979 от 05.08.99 г.

В НИР нашли свое развитие исследования, проводившиеся в Во­енно-медицинской академии в 1993 ÷ 2001 годах и получившие отраже­ние в ряде отчетов, статей и монографии /17÷24/.

1. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕГО ЛУЧШЕНИЯ (Выбор направления исследований)
1.1. Качество воды водоисточников

По данным Государственного водного кадастра наиболее расп­ространенными загрязняющими веществами поверхностных вод суши яв­ляются нефтепродукты, фенолы, хлорорганические пестициды (ХОП), легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка. В некоторых районах обнаруживаются комплексы никеля, аммонийный и нитритный азот, а также специфические поллютанты, характерные для отдельных производств — лигнин, лигносульфонаты, ксантогенаты, метилмеркаптан, анилин /25/.

В последние годы на фоне некоторого снижения валового объема водоотведения прослеживается тенденция к увеличению удельного ве­са сбрасываемых в водные объекты неочищенных сточных вод /8/. По данным Минприроды общий объем загрязненных сточных вод, сбрасыва­емых в водоемы составляет 28 км3/год, из них нормативно очищенных только 10% (2,8 км3). В коммунальном хозяйстве очищается только 13% стоков. В водоемы страны ежегодно сбрасывается 1000 т цинка, 700 т никеля, 150 т меди и хрома и 120 т кадмия. Данного коли­чества токсикантов достаточно для загрязнения более 500 км3 воды, что сопоставимо с годовым стоком рек России /26÷28 /.

В ряде мест среднегодовая концентрация загрязняющих веществ превышает 5 ПДК по трем и более показателям (в р. Неве — д.Новосаратовка, р.Нарве — г.Иван-город, р.Онеге — с.Порог, р.Сев. Двине — с.Усть-Пинега) /25/.

В водохранилище Пролетарское — Ростовская обл., р.Пелымма, р.Обь и др. среднегодовая концентрация нефтепродуктов, фенолов, соединений меди составила не менее 30 ПДК /25/.

Случаи экстремально высокого уровня загрязненности воды наб­людались в р.Пуртсе (фенолы 213÷240 ПДК), р.Косьве (соединения железа — 157 ПДК, соединения меди — 160 ПДК), р.Чусовой (соедине­ния хрома — 720 ПДК), Братском вдхр. (метилмеркаптан — 300-500 ПДК), р.Клязьме (нефтепродукты — 176 ПДК), р.Охинке (нефтепродукты — 120 ПДК) /25/.

Особую опасность представляют аварийные ситуации на произ­водствах, когда в воду попадают вредные вещества в концентрациях до 1000 ПДК /29, 30/.

Сельскохозяйственное производство также вносит свой вклад в загрязнение водоисточников.

Из общего количества применяемых в сельском хозяйстве ХОП 1÷5% поступают в поверхностные воды, около 5% мигрируют в нижние горизонты почвы и подземные воды. Наиболее высокий уровень загрязнения воды ХОП отмечен в бассейнах Волги, Оби, Амура, Урала, Днепра, Терека, Пясины. Высокие концентрации ХОП отмечены в водных объектах не только зон интенсивного земле­делия и производства ХОП, но и в районах, где их применение от­сутствовало или было минимальным, что свидетельствует о глобаль­ном распространении ХОП /31/.

Большинство водных объектов РФ служат источниками питьевого водоснабжения, поэтому рост загрязненности природных вод все бо­лее обостряет проблему обеспечения населения доброкачественной питьевой водой /7/.

Обследование водозаборов городов показало, что для некоторых из них характерно загрязнение воды, классифицируемое как «высо­кое» и «чрезвычайно высокое». Особая опасность возникает там, где загрязнение обусловлено наличием высокотоксичных соединений (Томский, Тюменский, Курганский водозаборы) /29/.

Проблемы с обеспечением питьевой водой существуют и в Севе­ро-Западном регионе РФ. Источником водоснабжения населения Санкт-Петербурга и части Ленинградской области служит Ладожское озеро. В то же время в Ладожское озеро поступают сточные воды от предприятий промышленности и агропромышленного комплекса огромных территорий (Ленинградской, Псковской, Новгородской, Тверской, Ар­хангельской и Витебской областей, республики Карелии и части Фин­ляндии). Общий объем загрязненных сточных вод, поступающих в озеро, составляет 400 млн. м3 в год. Стоки содержат более 600, из ко­торых 300 — токсичны. В результате состояние озерной экосистемы приблизилось к критическому /32/.

Под влиянием хозяйственной деятельности, ведущейся на бере­гах Ладожского озера и его водосборе, водоем к середине 80-ых годов XX века перешел из олиготрофного в мезатрофное состояние. При сохранении антропогенной нагрузки на современном уровне озеро может в ближайшие десятилетия превратиться в эвтрофный водоем, что будет иметь катастрофические последствия для водоснабжения Санкт-Петербурга. Уже сейчас река Нева, являясь практически единственным источником питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга, загрязнена на всем протяжении. Даже у истока в результате эвтрофирования Ладожского озера наблюдается повышенное содержание токсикантов. Превышение ПДК установлено по нефтепродуктам, свинцу, кадмию, кобальту, никелю, хрому, цинку, мышьяку, бериллию, тита­ну, ртути /33 ÷ 35/.

Кроме того, Нева является важной транспортной артерией и ни­чем не защищена от техногенных аварий. Так, в результате аварии с нефтеналивным танкером в устье Невы осенью 1999 г. мазутом была загрязнена вся акватория реки, а на дне создалось депо токсичных веществ /24/.

Стремительное ухудшение качества воды Ладожского озера, про­должающееся поступление загрязненных сточных вод, определяют ка­чество поступающей в Санкт-Петербург невской воды. Класс качества воды в фоновом створе в 2 км выше города снизился и они характе­ризуются как IV класс («загрязненные»). Увеличение индекса заг­рязненности воды (ИЗВ) произошло в основном за счет возростания среднегодовых концентраций летучих фенолов. Так, концентрация фе­нолов в фоновом створе составила 7 ПДК, а в целом по р.Неве — 10 ПДК. Наибольшая загрязненность вод фенолами наблюдалась в устье Невы: в пробах, отобранных в феврале, июне и августе. Их концент­рации составили 40÷50 ПДК /ЗЗ/. Максимальная концентрация фенолов (70 ПДК) была зафиксирована в водах Невы в створе, расположенном ниже впадения р.Ижоры.

Воды Невы загрязнены медью и марганцем почти во всех ство­рах. Так, среднегодовые концентрации составляют: меди — 4,7÷6,45 ПДК, марганца — 1,1÷3,3 ПДК. Максимальная концентрация меди (19 ПДК) зафиксирована в одном из самых грязных створов, расположен­ном ниже впадения р.Охты, марганца (9,5 ПДК) — в устье Невы /36/.

Хроническое действие токсических веществ на водные системы в регионе проявляется повсеместно. Идет интенсивное накопление токсикантов в гидробионтах и их передача по пищевым цепям. По данным ГосНИОРХ в Волховской губе Ладожского озера у 70÷80% особей сига, судака, леща, плотвы и ерша наблюдаются токсикозы, достигающие по степени выраженности 2÷4 баллов. В этом же районе ткани 20÷60% исследованных рыб имеют запах нефтепродуктов. В Свирской губе от­равления отмечались у 50÷60% рыб. Хронические интоксикации заре­гистрированы у 30÷60% рыб из устьевого участка р.Видлица. У рыб наблюдаются выраженные необратимые патологические изменения в жизненно важных органах: кардиомиопатия, гиперемия мозга, зернис­тая дистрофия печени, новообразования в различных органах. Отмеча­ется высокая гибель и нарушения в развитии молоди /36/.

Вследствие вышеизложенного, более надежным источником водос­набжения являются подземные воды /37÷39/. Качество подземных вод определяется двумя группами факторов: геологическими и антропогенными. Первая группа факторов обусловливает качество подземных вод, связанное с составом водовмещающих пород, физико-химически­ми условиями их формирования и циркуляции, степенью защищенности водоносных горизонтов перекрывающими глинистыми экранами от по­верхностного загрязнения. Вторая группа факторов связана со сте­пенью техногенной нагрузки, условиями хозяйствования и наличием очагов загрязнения /40/. В настоящее время загрязнение гидросферы коснулось не только поверхностных водоисточников, но и подземных вод. В результате попадания в них различных коммунальных отходов, веществ с крупных свалок химических отходов и т.д. (особенно в районах концентрации предприятий газо-нефтедобывающей промыш­ленности) /41÷44/.

Использование подземных вод в Северо-Западном регионе отста­ет от среднеевропейских показателей, хотя регион располагает не­обходимыми для этого водными ресурсами. Естественное качество подземных вод в регионе чрезвычайно разнообразно — от ультрапрес­ных вод с недостаточным содержанием ряда компонентов до слабоми­нерализованных вод, находящихся на грани возможного использования для питьевых целей /43, 44/.

Подземные воды обладают цельм рядом специфических особенностей. С одной стороны они способны самоочищаться, с другой — аккумулируют и распространяют загрязняющие элементы на значительные расстояния. Водоносные горизонты Северо-Западного региона в раз­ной степени защищены от поверхностного загрязнения. Наряду с ра­йонами, где они перекрыты водоупорными отложениями, и, тем самым, защищены от загрязнений (Карельский перешеек, девонское поле Ле­нинградской области и т.д.), выделяются районы с практически незащищенными водными ресурсами (Карелия, Ижорское плато). Особенно значительно подземные воды загрязнены на территории Гатчинского, Волосовского, Ломоносовского, Сланцевского, Кингисепского райо­нов, где широкое развитие получили трещинно-карстовые подземные воды, обладающие слабой степенью защищенности от агентов загряз­нения с поверхности /43, 44/.

Для улучшения водоснабжения городов и других населенных пунктов предлагаются следующие долгосрочные мероприятия /14/:

- улучшение состояния и обеспечение соблюдения режимов зон санитарной охраны и водоохранных зон источников питьевого водос­набжения;

- усиления контроля качества воды в источнике водоснабжения, создание системы автоматического и оперативного контроля, разра­ботка методик и средств определения более широкого спектра и комплексных показателей загрязненности воды в источнике;

- разработка и внедрение адресной программы по ликвидации основных источников загрязнения водного источника;

- создание системы автоматического контроля за сбросом заг­рязнений;

- разработка мероприятий по снижению влияния поверхностного стока на водоисточник;

- разработка математической модели водного источника с уче­том гидрохимических данных и биохимических процессов самоочище­ния, с целью прогнозирования качества воды при изменении входных параметров, увеличении или снижении сбросов загрязнений, авариях и в других ситуациях;

- определение приоритетных водоохранных мероприятий с их технико-экономической оценкой на основе математического моделиро­вания различных ситуаций;

- выбор вариантов альтернативных водозаборов, увеличение числа водозаборных сооружений;

- использование дополнительных источников для водоснабжения города, в частности, подземных вод.

Все эти мероприятия требуют для своего осуществления значи­тельных материальных ресурсов достаточного временного интервала.

Абсолютно неотложными мерами следует считать определение приоритетных химических загрязителей водоисточников и повышение качества очистки воды.

1.2. Существующие и перспективные способы улучшения качества воды

Централизованное водоснабжение большинства населенных пунктов России преимущественно ведется из поверхностных водоисточни­ков, характеризующихся высоким уровнем загрязнения /45/.

Существующие сооружения водоподготовки и применяемые технологические процессы часто уже не в состоянии обеспечить требуемое качество питьевой воды, поскольку рассчитаны на уровни загрязнения поверхностных вод, существовавшие 40÷50 лет назад и, в основном, направлены на улучшение прежде всего органолептических и микроби­ологических показателей качества воды.

В отечественном хозяйственно-питьевом водоснабжении используются типовые технологические схемы очистки: в зависимости от степени загрязненности исходной воды — двухступенчатая (отстойни­ки или осветлители со слоем взвешенного осадка — на первой ступе­ни и скорые фильтры — на второй ступени) или одноступенчатая (контактные осветлители или прямоточные фильтры) /45, 46/. Рассматривая эти схемы с современных позиций, можно отметить их не­достаточную надежность и эффективность. В первую очередь это обусловлено тем, что в их применяются устаревшие сооружения и реагентные методы очистки. Применяемые технологии очищают воду, в основном, от дисперсных частиц. Молекулярно растворенные вещества и ионы остаются в воде. Таким образом, многие токсичные вещества не улавливаются на водоочистных сооружениях и попадают в водопро­водную сеть /47/.

Необходимо отметить, что существующие технологические схемы способны оказывать негативное воздействие. Так, применяемые в хо­де водоподготовки для обеззараживания воды процедуры хлорирования и озонирования, в случае наличия в воде органических соединений, приводят к появлению высокотоксичных веществ.

В результате хлорирования воды, содержащей гуминовые вещест­ва фенольной природы, образуются хлорфенолы, хлороформ и даже диоксины /48, 49/. Появление в питьевой воде токсичных продуктов озонирования — формальдегида, бензальдегида, ацетальдегида, также может быть обусловлено физико-химическими характеристиками природных вод. Озонирование воды, в которой присутствуют пестици­ды, может привести к появлению более токсичных и стабильных недоокисленных эпоксидов с ненасыщенными двойными связями. Например, элдрин окисляется до диэлдрина, гептахлор до гептахлорэпоксида /50/.

Исследование содержания хлорорганических соединений в водо­заборе г.Питкяранта и г.Приозерск (Ладожское озеро) и в водопро­водной воде показало, что в процессе водоподготовки (хлорирова­ния) в 39 раз возросла концентрация хлороформа, в 5 раз — четы­реххлористого углерода, в 4,5 раза — 1,2-дихлорэтана, в 4,4 раза — тетрахлорэтана, в 8,3 раза — хлорбензола, появились трихлорэтан и трихлорфенол (табл.1.) /48/.

Таблица 1.

Содержание летучих хлорорганических соединений в водах Ладожского озера и питьевой воде городов Приозерск и Питкяранта

Вещество

Водозабор, мкг/л

Питьевая вода, мкг/л

ПДК, мкг/л

США

ВОЗ

РФ

Хлороформ

9,0

350,0

60

200

60

Четыреххлорис­тый углерод

4,0

20,0

5

2

6

1,2-дихлорэтан

2,0

9,0

5

30

20

Трихлорэтан

-

10,0

5

70

60

Тетрахлорэтан

2,5

11,0

5

40

20

Бромдихлорэтан

3,0

-

Бензол

40,0

30,0

5

10

-

Трихлорфенол

-

3,0

-

200

-

Хлорбензол

6,0

50.0

-

300

-

Примечание: ВОЗ — всемирная организация здравоохранения

При изучении мутагенной активности питьевой воды обнаружено, что при применяемых режимах хлорирования отмечается интенсивное образование мутагенов /51/, радикальных и ион-радикальных частиц, которые могут обладать весьма длительным временем жизни /52/.

Установлена прямая зависимость между величиной цветности воды, обусловленной гуминовыми веществами, и содержанием хлорорганических веществ после ее хлорирования. При этом обнаружены сильные корреляционные связи уровней онкологической смертности, индукции рака печени и мочевого пузыря и частоты спонтанных абортов с величинами цветности хлорированной воды /53/.

В качестве профилактических мероприятий, направленных на снижение мутагенного и канцерогенного риска, возникающего при хлорировании высокоцветных гумусовых вод, необходимо добиваться максимального снижения цветности хлорируемой воды минимум до ве­личины, определенной ВОЗ в 15° и изменение статуса этого признака вредности хлорированной воды с органолептического на токсикологический /53, 54/.

Наряду с растущим загрязнением источников питьевого водос­набжения отмечается ухудшение санитарно-технического состояния водопроводных сооружений и сетей. Остаточные количества реагентов, используемых в процессе водоподготовки, оказывают влияние на интенсивность коррозии металлических водопроводных труб. Стальные и чугунные трубы дают течь уже через 5-6 лет эксплуатации. В результате длительного контакта с металлическими трубами, подвергшимися коррозии, вода приобретает запах (3÷4 балла), цветность (до 100° и выше), увеличивается содержание железа (до 5÷6 мг/л), меди, цинка, возрастает мутность /55, 56/.

Для удаления из обрабатываемой воды растворенных в ней вредных веществ необходимы дополнительные звенья водообработки. В большинстве же случаев на отечественных водопроводных станциях не хватает мощностей даже для традиционной схемы обработки воды, не говоря об усложнении технологии водоподготовки. В РФ в 1995 г. 12,9% коммунальных водопроводов не имели необходимого набора соо­ружений водоподготовки, на 15% не осуществлялось обеззараживание воды. В результате частота выявления неблагоприятных санитар-но-химических и микробиологических показателей стабилизировалась на высоком уровне и составила в 1995 г. соответственно 21,5 и 8,7 % /56/, в 1998 г. — 29,03 и 9,7% /1/.

В целом около половины населения России вынуждено использовать для питьевых целей воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям /57/.

Положение с состоянием водоочистки усугубляется экономическим положением в стране, не позволяющем даже в ближайшей перспек­тиве осуществить коренную реконструкцию водоочистных станций за счет применения разработанных в настоящее время перспективных технологий.

Основными физико-химическими методами, используемыми в мире для подготовки питьевой воды, являются сорбция, ионный обмен, озонирование, УФ-обработка, коагуляция, мембранные методы. Реже при очистке используют аэрирование, дистилляцию и другие процессы /58, 59/.

Широко известны способы умягчения и опреснения воды реагентной обработкой. Кроме того, разработаны способы ионобменного и мембранного умягчения, в частности, Nа-катионирование при котором неизменной остается щелочность воды и Н-Nа-катионирование, приме­няемое, когда требуется понизить щелочность воды. На основе этих процессов разработаны технологии «Сиротерм» и «Карикс»/60/.

Наряду с физико-химическими методами для подготовки питьевой воды используют и биологические, особенно при очистке от аммиака, нитратов, железа, ряда синтетических веществ, удаления цветности. Применение биологической очистки позволяет значительно увеличить ресурс физико-химических методов. Этот способ используется во Франции и Германии при исходном содержании в воде азота 40÷140 мг/л /60, 61/.

Присутствующие в воде тяжелые металлы могут быть устранены реагентной обработкой. Так при добавлении гидроокиси натрия к воде до рН 8,3 и дальнейшей фильтрации и отстаивании, устраняется более 70% ионов цинка; более — 97% хрома; 99,5% - кадмия; а также 100% — свинца, меди и железа. Ионы хрома также удаляются (при его содержании до 200 мкг/л) сульфатом железа с последующим фильтро­ванием и осветлением /42/.

В последнее время развиваются исследования, посвященные при­менению процессов обратного осмоса и ультрафильтрации для получе­ния питьевой и высокоочищенной воды. Эти процессы позволяют получать качественную питьевую воду из природных водоисточников. Так, например, во Франции (департаменты Души и Амонкур) работают установки на основе данных процессов, обеспечивающие питьевой водой целые поселки /61/. Но высокая стоимость очистки ограничивает их широкое внедрение на отечественных водоочистных станциях. В РФ дело пока ограничивается выпуском бытовых мембранных водоочистителей /61-63/.

Разрабатываются различные модификации электроимпульсного метода для его применения в процессах водоочистки и водоподготовки. Импульсное питание позволяет существенно сократить затраты электроэнергии, уменьшить время проведения технологического процесса, а также упростить техническое обслуживание установок и повысить надежность их работы /64/.

Одним из основных способов подготовки питьевой воды является сорбция на пористых сорбентах (чаще всего фильтрование через не­подвижный слой сорбента). В качестве сорбентов используются гранулированные и порошкообразные активированные угли, минеральные адсорбенты, полимерные материалы и т.д. /63/.

На отечественных водоочистных станциях наиболее часто в ка­честве фильтрующей загрузки используется песок. Зачастую песок характеризуется неудовлетворительным гранулометрическим составом и скатанной формой зерен, что безусловно негативно сказывается на его фильтрационных свойствах /65/.

Более качественными фильтрующими материалами является гранитная крошка и другие дробленые материалы, обладающие большей грязеемкостью. Это их преимущество в первую очередь объясняется большей пористостью, а также дефектами кристаллической решетки, возникающими при дроблении и увеличивающими энергетическую по­верхность зерен /65, 66/.

В результате использования дробленых материалов обеспечиваются меньший темп прироста потерь напора, большая степень насыщения порового пространства загрузки осадком и более благоприятные гидродинамические характеристики пористой среды в части прилипа­ния и отрыва загрязнений от зерен загрузки, что обеспечивает бо­лее интенсивный вынос загрязнений из загрузки уже на первых минутах промывки /66/.

К числу таких новых фильтрующих материалов относятся крошка из отсевов гранитного щебня (Киркинский карьер Выборгского место­рождения) и габбро-диабазного щебня (карьер расположен под Петрозаводском) /45/.

Применение указанных материалов в качестве загрузки фильтровальных сооружений позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла на 30÷40% по сравнению с сооружениями, загруженными тради­ционным песком скатанной формы /65, 66/.

За рубежом в технологических схемах водоподготовки широко используют активированный уголь (АУ) /67÷69/.

Основная направленность использования АУ — удаление из воды загрязнений и примесей органической природы. Он обладает высокой сорбционной активностью по отношению к хлор-, гидроксил-, амино-, нитропроизводным бензола, и других ароматических соединений /47, 69/.

Наиболее типичными органическими примесями питьевой воды яв­ляются галоидуглероды и пестициды. Эти вещества в разной степени удаляются из воды сорбционными методами. Так, при использовании сочетания сорбции на АУ с воздействием КМn04, содержание тригалометанов в очищаемой воде снижается на 35%. Сочетание биологичес­кой стадии очистки с сорбцией на АУ позволяет полностью удалить из речной воды трихлорэтан и 1, 2, 4-трихлорбензол /44/.

АУ в модельных экспериментах извлекает из воды 85÷100% гид­рофобных веществ (тригалометаны, хлороформ, четыреххлористый углерод), в то же время его использования для удаления гидрофильных соединений (определяемых частично показателем общего органического углерода) недостаточно (25÷75%). Присутствие же в очищаемой воде природных органических веществ (на уровне 10 мг/л по общему органическому углероду) резко снижает величину сорбции.

Так, при сорбции природных гуминовых соединений с использо­ванием экономически приемлемых доз АУ удается извлечь 50÷70% органических соединений. В фильтрат попадают фракции наиболее окисленных (более гидрофильных) фульвокислот /69/.

Это обстоятельство заставляет предусматривать в схеме очист­ки питьевой воды от тригалометанов с использованием АУ предвари­тельное удаление природных органических веществ. Указанное каса­ется и загрязнения пестицидами: наличие в воде природных органи­ческих соединений приводит к уменьшению ресурса действия сорбционного фильтра с АУ и проскоку пестицидов в фильтрат /44/.

Для удаления больших неионогенных поверхностно-активных ве­ществ (ПАВ) (полиэтиленгликолевые эфиры жирных кислот, спиртов, алкилфенолов) применение АУ неэффективно из-за стерической недос­тупности микропор (г = 0,5÷10 нм) для таких молекул. Для удаления из воды таких молекул необходимы АУ, обладающие развитой переход­ной пористостью. Однако при получении таких АУ потери при обжиге составляют до 75% и больше. Это повышает и без того значительную стоимость углей (порядка 3000$ за тонну) и понижает механическую прочность гранул /69/.

Таким образом, недостатками АУ является низкая прочность на истирание, потери при термической регенерации (от 30 до 75%), невысокая избирательность по отношению к органическим соединениям с высокой растворимостью и крупным неиногенным молекулам.

В настоящее время совершенствование АУ путем выбора сырья и режимов технологической подготовки практически исчерпано. Даль­нейшее усиление поглотительных свойств сорбентов по отношению к органическим веществам, содержащимся в воде, непосредственно свя­зано с научными исследованиями, нацеленными на изменение их по­верхностных свойств (создание искусственных науглероженных сор­бентов) /47/.

По нашему мнению, именно сорбционные процессы дают наилучшие результаты. Для нашей страны наиболее перспективным подходом к решению проблемы качества питьевой воды может быть использование природных минеральных сорбентов как в технологических схемах на водопроводных станциях, так и для доочистки воды потребителями.

1.3. Природные минеральные сорбенты перспективные материалы в процессах улучшения качества воды

Благодаря разнообразным физико-химическим свойствам природ­ные сорбенты (цеолиты, бентониты, опал-кристобаллитовые породы, палыгорскитовые глины и др.) играют все возрастающую роль в тех­ническом прогрессе различных отраслей промышленности /11/.

Сведения о полезных свойствах некоторых видов природных сор­бентов уходят далеко в глубь истории.

Однако полномасштабное изучение и промышленное использование природных сорбентов началось в 50÷60 гг. XX в. Это время открытия крупных промышленных месторождений цеолитовых пород как за рубе­жом (США, Япония и др.), так и в СССР.

В литературе появляется все больше сведений об использовании этих сорбентов для удаления из воды дисперсных примесей, нефти, и нефтепродуктов, красителей, радиоактивных загрязнений и др. /10÷16, 71÷75/.

В группу природных сорбентов относят горные породы и минера­лы, обладающие высокими адсорбционными, ионообменными, каталитическими и фильтровальными свойствами /75/. Для них характерны различные механизмы сорбции, такие как: молекулярная сорбция, катионный обмен, ионный обмен, ионная сорбция. Различия в минеральном составе и кристаллоструктурных особенностях приводят к изменчивости величины сорбционной емкости и кинетики процессов сорбции у различных сорбентов.

Их активные центры представлены гидроксильными группами поверхности и избыточным отрицательным зарядом, обусловленным изо­морфизмом, связанным с различными структурными позициями и нена­сыщенными связями на границе структурных слоев, а также с обменными катионами, компенсирующими избыточный заряд кристаллической решетки /11/.

Одни виды природных сорбентов относят к минеральным образо­ваниям с поверхностно-активными свойствами, с расширяющейся сло­истой структурой, другие — вступают непосредственно в реакцию на основе катионного обмена как ионообменники (цеолиты, глаукониты, бентониты, палыгорскиты). Аморфные природные сорбенты представле­ны силикатами опалового типа, в основе их сорбционной активности — молекулярный обмен (опал-кристобалитовые породы) /75/.

Некоторые сорбенты проявляют кроме того и каталитические свойства /76/.

Для их практического использования имеют значения такие ха­рактеристики как механическая прочность и водостойкость /75/.

Описаны различные способы повышения активности ПМС /11, 75÷77/.

Температурная активация ведется при 150÷400°С, при этом происходит удаление сорбционной воды, что повышает сорбционную емкость. При большей температуре начинается потеря структурной воды, что ведет уже к снижению сорбционных свойств.

Сущность химической активации заключается в химическом взаимодействии реагента с поверхностными группами структуры сорбента, приводящем к изменению их химического состава (деалюминированию, декатионированию, изменению характера пористости (объема и размера пор, удельной поверхности), получению дополнительных активных центров.

Общие разведанные запасы сорбентов в РФ составляют — 2×109 т. Суммарная добыча сырья для производства сорбентов в 1997 г. сос­тавила 106 тыс. т /75/.

Таблица 2.

Различные методы активации ПМС

Индуцированные изменения

Метод активации природных сорбентов

Термичес­кий

Кислотный

Щелочной

Солевой

Комбинированный

Удаление

сорбцион-

ной воды

Декатиони-

рование,

деалюмини-

рование

Разработка

пористой

структуры,

частичное

удаление

SiO2

Создание

дополни-

те­льных

цен­тров сорб­ции

Целевое

катиони-

рование

Действующий агент

Темпера­

тура 150÷400°

Серная,

соляная кислоты

NаОН,

КОН

Соли

металлов

Кислота+

соли металлов

1.3.1. Углеродсодержащие породы — ш у н г и т ы

Шунгиты — специфические углеродсодержащие породы, в которых углеродная составляющая тесно связана с алюмосиликатами и другими минералами. Углерод представлен в шунгите в элементарной форме с метастабильной надмолекулярной структурой. Шунгит отличается от графита отсутствием кристаллической решетки, от углей и битумов — двухмерной структурой и малым содержанием летучих компонентов /78÷81/.

По структурным характеристикам шунгит обладает турбостратной молекулярной структурой, состоящей из поликонденсированных арома­тических сеток, уложенных в субпараллельные атомные пакеты, кото­рые азимутально разориентированы относительно друг друга. По сравнению с графитом поликонденсированная ароматическая сетка шунгита дефектна и сильно деформирована /78/.

Шунгит занимает промежуточное положение между «аморфными» (сажа, стеклоуглерод, антрацит и др.) и кристаллическими (графит, алмаз) формами углерода, обнаруживая признаки и тех и других ве­ществ. Следствием этого являются специфические технологические свойства шунгита и широкий спектр его возможного промышленного использования /79, 80/.

Не так давно стало известно, что карельский шунгит содержит до 0,1% фуллеренов — сферических молекул углерода (углеродные микрокластеры) /82/. Установлено, что углеродные микрокластеры, в частности, участвуют в окислительно-восстановительных процессах, протекающих по свободно-радикальному механизму, поскольку активно реагируют со свободными радикалами. Во всех работах, в которых изучено влияние микрокластеров на окислительно-восстановительные процессы с участием свободных радикалов, подчеркивается, что их эффективность существенно выше, чем у обычных антиоксидантов и что они оказывают свое действие в чрезвычайно низких концентрациях. Это однозначно свидетельствуют о каталитическом действии уг­леродных микрокластеров /83, 84/.

Шунгитовые породы подразделяют на разновидности в соответс­твии с содержанием в них углерода: 55÷80% и 25÷55% — высокоуглеродистые породы, или собственно шунгитовые (тип I); 5-25% — среднеуглеродистые, или шунгитистые (тип II); менее 5% — малоуглеродистые, или шунгитосодержащие (тип III) /85/.

На площади юго-восточной части Балтийского щита высокоугле­родистые породы залегают в пределах разреза нижнепротерозойских образований на четко определенном стратиграфическом уровне, являясь коррелятивным горизонтом для данных отложений. Углерод, присутствующий в породах, в зависимости от тектонического режима имеет различное структурное состояние — от шунгитового вещества до графита. Шунгитосодержащие породы вытянулись от г.Петрозаводска до г.Медвежьегорска на 130 км при ширине 120 км, занимая, таким образом, площадь более 10 тыс. км2.

Общая мощность образований заонежской свиты 1200 м с учетом суммарной мощности пластово-секущих силлов габбродиабазов, составляющей 400÷500 м /78, 80, 81/.

Комплекс шунгитовых пород Карелии — явление уникальное. По крайней мере, неизвестны проявления шунгитовых пород в таких масштабах и с такими концентрациями шунгитового вещества в других регионах. Уникальность этих пород должна приниматься в расчет при определении объемов их добычи и переработки /78÷80/.

В то же время углерод в форме шунгита, по-видимому, широко распространен и масштабы его развития значительны. Проявления шунгита, помимо Карелии, обнаружены в различных районах РФ — на Урале, в Якутии. Не исключено, что углерод черных сланцев в Ленинградской области во многих случаях также представлен шунгитом /78/.

При электронографических исследованиях шунгитового вещества стратифицированных пород было показано, что шунгитовый углерод, прилегающий к поверхности частиц алюмосиликатов, отличается повышенной упорядоченностью молекулярной структуры. По-видимому, алюмосиликаты оказывают каталитическое действие на преобразование углеродистого вещества и отслаивание пленок происходит на границе раздела вещества с различными структурными и физическими параметрами. Каталитическое действие алюмосиликатов, создающее градиент свойств в углеродистом веществе, заметно проявляется в условиях повышения метаморфизма пород, когда стираются границы между глобулами шунгитового вещества /78, 87÷89/.

Стратифицированные шунгитовые породы могут обладать высокой внутренней поверхностью. Величина ее определяется, по-видимому, несколькими факторами. В породах с глобулярной структурой шунгитового вещества величина внутренней поверхности изменяется в зависимости от содержания шунгитового вещества по сложной кривой, имеющей максимум. В шунгитовых породах II разновидности внутрен­няя поверхность значительно меньше, чем в породах III разновид­ности /78/.

При глубоком обогащении шунгитов III разновидности внутренняя поверхность меняется незначительно. Очевидно, глобулярное шунгитовое вещество стратифицированных пород, как и миграционный шунгит Шуньги, имеет малую собственную внутреннюю поверхность. Внутренняя поверхность стратифицированных пород с таким углеродом создается, главным образом, за счет контактной поверхности угле­рода с силикатными фазами, т.е. за счет контактной поверхности углеродной матрицы с силикатным каркасом /78÷80/.

Это, по-видимому, свидетельствуют о том, что шунгитовый уг­лерод обладает многими ценными свойствами традиционных типов ес­тественного и искусственного твердого углерода, способен быть за­менителем любого из них.

Способность шунгита выступать в качестве заменителя углерода любого типа делает особенно эффективным применение его в тех нап­равлениях, где он может создать наибольший технический и экономи­ческий эффект (в том числе, в качестве адсорбентов, например, взамен АУ в процессах водоочистки и водоподготовки).

Углеродистые сорбенты (шунгиты) использовали в исследованиях по сорбции органических примесей /90÷93/, галогенов /94/, тяжелых металлов /88, 93/. При этом отмечено, что данные природные сорбенты обладают хорошей сорбционной емкостью, повышенной проч­ностью, термической стойкостью и относительной дешевизной /90, 95÷97/.

Механизм очистки воды с помощью шунгитов не ясен. Существует представление об ионообменном характере этих процессов /98/.

Показано, что при достаточном времени контакта (1÷7 часов) шунгита с водой, содержащей органические загрязнители, шунгит проявляет, помимо сорбционных, каталитические свойства в отноше­нии окисления органических субстратов (дихлорэтана, пропанола, бутанола, толуола, бензола, хлороформа, хлорфенола) /99, 100/.

1.3.2. Кремнеземные и кремнистые породы

Кремнеземные породы — это кварциты, кварцевые песчаники и жильный кварц, рассматриваемые совместно как высококремнеземные породы. Их химический состав определяется содержанием SiO2, где 46,7% составляет кремний и 53,3% — кислород /101/.

Кристаллический кремнезем может иметь одну из следующих модификаций — кварц (модификация α и β), тридимит (модификация α, β и γ) и кристобаллит (модификация α и β). Фазовые переходы в пределах каждого типа характеризуются большими скоростями, а превра­щения одного типа в другой протекают очень медленно, причем лишь в присутствии паров воды или некоторых других минерализаторов /102÷104/.

Кроме кристаллического вида кремнезем встречается и в аморфной (стекловидной, коллоидной) форме /101, 103/. Полиморфными модификациями кремнезема являются халцедон (скрытнокристаллическая разновидность β-кварца тонковолокнистого строения) и опал (вторичный продукт неорганического и органического разложения и растворения). Опаловый кремнезем имеет первичную биогенную природу /101/.

Основными продуцентами кремнеземного сырья являются РФ, Украина, Корея. Турция, Казахстан, Испания и Норвегия /101/.

К кремнистым породам относятся диатомиты, опоки, трепелы, спонголиты, радиоляриты — группа осадочных пород, сложенных преимущественно опалом и кристобаллитом. Они являются распространенными осадочными образованиями и играют заметную роль в сложении мезо- кайнозойских отложений платформенных и складчатых областей /105/.

В составе кремнистых пород преобладают опал, кристобаллит и их разности /106/.

Кремнистые породы подразделяют на две группы: сложенные преимущественно кремниевыми панцирями организмов (диатомиты, спонголиты, радиоляриты, силикофлагелиты) и представленные мелкозернис­тым и глобулярным кремнеземом (трепелы и опоки) /107/.

В кремнистых породах, представленных в основном аморфным кремнеземом, ионобменная способность и активность связаны с реакционной способностью силанольных групп Si-ОН и их числом на поверхности, что зависит от степени гидратированности кремензема. Специфические особенности структуры при высоком содержании опалового кремнезема определяют адсорбционные и каталитические особенности кремнистых пород, возможность получения из них фильтровальных и адсорбционных материалов. Основные полезные свойства опал-кристобаллитовых пород определяются как содержанием активно­го кремнезема, так и степенью его раскристаллизации /108/.

РФ располагает крупнейшей сырьевой базой опок, диатомитов, трепелов, спонголитов, но используются кремнистые породы в основном для производства цемента /105, 106/. В перспективных направлениях (фильтрация, наполнители, осушители) они еще не нашли должного применения. В отличие от США, где до 72% добываемого кремнистого сырья идет на производство фильтровальных порошков, в нашей стране с этими целями используется только 5÷7% данных мине­ралов /106/.

К кремнистым минералам относится глауконит (моноклинальная диоктаэдрическая железисто-магнезиальная слюда). В его состав входит: до 28% Fe2Оз, до 9,5% К2О, 8,6% FеО, 4,5% Мg0. Сорбционная активность глауконита связана с ионообменными свойствами и развитой удельной поверхностью. Месторождениям глауконита сопутс­твуют пески, опока, мел, мергель /106, 109/.

В 90-ые годы XX века внимание ряда исследователей привлек представитель группы опал-кристобаллитовых пород — кремень. В ли­тературе были описаны различные эффекты, наблюдаемые после употребления воды, прошедшей обработку кремнем, ее бактерицидные свойства, антиаллергенное действие, продление сроков годности ле­карственных средств группы биогенных стимуляторов изготовленных на такой воде и т.п.) /110/.

Кремень представляет собой двуокись кремния (мелкие кристал­лы халцедона или кварца и аморфный опал, образующий идеальную ку­бическую упаковку из мельчайших зерен окиси кремния) /81, 101/.

Кремни распространены среди осадочных стратифицированных по­род (особенно мела и карбона), а также связанных с ними россыпей. Их месторождения известны в Подмосковье, Архангельской, Смоленс­кой, Ленинградской области, на Урале /111/.

По-видимому источником кремнезема являются кремниевые или опаловые скелеты различных, возможно специфических организмов, окаменелость которых обусловила особенности структуры /111/.

Изучению изменений, происходящих в обработанной кремнем воде был посвящен цикл исследований, проведенных с использованием ме­тодов ядерного-магнитного резонанса, ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа /112÷116/. Эти исследования позволили ус­тановить, что в результате взаимодействия молекул воды с поверх­ностью кремня происходит изменение валентного угла в молекуле во­ды, расстояния’ между атомами кислорода в двух соседних молекулах воды, расстояния между двумя спинами. Причем эти деформации, воз­никающие в процессе адсорбции, сохраняются и при переходе молеку­лы воды с поверхности кремня в объем жидкости.

От величины валентного угла зависит дипольный момент молеку­лы воды, плотность и диэлектрическая проницаемость воды. Тем са­мым меняется энергия водородных связей в воде, контактировавшей с кремнем, что влечет за собой изменение ее физико-химических свойств /112÷114/.

При контакте воды с поверхностью кремня (в составе которого преобладает α-кварц и присутствуют α-тридимит и α-кристобаллит) происходит изменение ее рН до 10÷13,5. Причем обнаружена зависимость величины рН от числа циклов контакта воды с кремнем. Напро­тив, вода, контактировавшая с опалом, в котором преобладает аморфный кремнезем и присутствуют β-тридимит и β-кристобаллит приобретает рН 5,0 /115/.

Механизм изменения рН в данном исследовании объясняют пере­ходом коллоидно-дисперсных частиц кремня в воду и захватом ионов гидроксония атомами кислорода этих дисперсных поверхностей. При этом происходит активный перенос заряда с атома кислорода кристаллической решетки кремня на центральный ион H2O+. Вследствие этого создается избыток ОН- групп в воде /115, 117/.

В экспериментальных исследованиях показано, что в системе кремень-водные растворы неорганических солей происходит интенсив­ное осаждение ряда металлов: алюминия, железа, кадмия, цезия, цинка, свинца и стронция. Процесс растянут во времени и затухает на 6÷7 сутки. Осаждение металлов, как считают исследователи, выз­вано теми структурными изменениями, которые возникают в молекулах воды под влиянием кремня /I14÷116/.

На основе этого феномена предлагается технологическая схема очистки воды, которая не требует дополнительных затрат электроэ­нергии, при этом одна загрузка кремня работает длительное время /116/.

1.3.3. Карбонатные породы

В водоочистке находят применение карбонатные породы. Наибо­лее распространенной карбонатной породой является известняк. По­родообразующим минералом известняка служит кальцит — СаСОз — 56,03% СаО и 47,41% СО2. От 10 до 50 % известняка может составлять доломит. В переменном количестве в нем присутствуют гидрос­люды, монтмориллонит и другие минералы. Иногда в известняке со­держатся халцедон, марказит, органическое вещество.

Для известняка характерны три типа структур: кристалличес­ки-зернистые, биогенные и оолитовые. Большинство залежей извест­няка образовано в морских условиях. Разновидностями известняка являются мел, туф и гажа (118, 81).

К карбонатным породам относится также минерал доломит. Его формула СаМg(СОз)2. Содержание СаО — 30,41%; Мg0 — 21,86%; СО2 -47,73%. Отношение СаО:Мg0 = 1,391.

Доломит может содержать примеси кальцита (до 50%), гипс, ан­гидрит, кремнезем (халцедон), гидроксиды железа и марганца; иногда, — пирит, марказит, органическое вещество, пропитки битумом, глинистые примеси.

Доломит разделяют на две группы. Первая — седиментационного происхождения. Сюда входят хемогенные породы с биогенными разностями. Вторая группа — метасоматические доломиты, возникшие путем перераспределения осадочного материала в ходе позднего диагенеза и катагенеза.

Доломит кристаллизуется в тригональной сингонии, твердость 3,5÷4 ед., плотность — 2,75 ÷ 2,85 г/см3, пористость 0,4 ÷ 12,6 ед. /119, 81/.

В водоочистке применяют доломит в умеренно обожженном виде для получения магномассы, использующейся для стабилизационной обработки воды и нейтрализации сернокислых сточных вод, а также в качестве фильтровальной загрузке, которая считается лучше известняковой, т.к. не образует гипс на поверхности в качестве побочного продукта /119/.

Таким образом, анализ данных современной научной и техничес­кой литературы свидетельствует об адекватности выбранного направ­ления исследований целям и задачам данной работы.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе исследовали следующие природные сорбенты:

Шунгит — углеродсодержащая порода Зажогинского месторождения (республика Карелия) типа IIIА, включает 27,7±7% С, 67±7% SiO2, 3.9% Al2O3, 0,6% Fe2O3, 0,5% Мg0, 1,4% К2О и т.д. Удельная поверхность этого шунгита 6-20 м2/г, а суммарный объем пор 0,05÷0,15 см3/г при эффективном радиусе пор 3÷10 нм. Размер зерен — от 1 до 3 мм.

Кремень — кремнеземный минерал из месторождений Смоленской области. Желваковый кремень (черный тип) включает 10±0,5% SiO2, 10±0,5% СОз, 5±% К2О, а также Na2O , Al2O3, Fe2O3, SО4, BO3, Cl, PO4, Ca. Размер частиц — 1÷5 мм.

Глауконитовый известняк — известняковая порода из месторож­дений Ленинградской области, содержащая не менее 50% СаСОз и СаО, а также до 40% опал-кристобалитового минерала глауконита.

Кроме того, изучали эффективность применения фильтра, предс­тавленного на потребительском рынке ЗАО «Царевин ключ» и содержа­щего композицию из трех вышеназванных ПМС в равных соотношениях.

В опытах по изучению эффективности очистки воды в качестве контроля сравнения использовали АУ марки БАУ.

Эффективность сорбции ПМС исследовали в проточных условиях. Для этого минерал, измельченный до необходимого размера частиц, помещали в пластиковую колонку диаметром 6 см и высотой 23 см между двумя полипропиленовыми прокладками сверху и снизу для устранения вымывания из фильтра мелких частиц материала.

Объем вносимого материала составлял 0,5 л. Скорость подачи воды на фильтры устанавливалась в пределах 2÷3 мл/мин.

Эффективность применения сорбентов для очистки воды оценивали, сравнивая органолептические, физико-химические, микробиологические и токсикологические показатели исходной и обработанной воды.

Органолептические и физико-химические показатели оценивали в соответствии с ранее описанной номенклатурой и методиками /120, 121/.

Действие сорбентов в отношении микроорганизмов изучали, используя следующие культуры из музея ВНИТИАФ: Escherichia coli (штамм К12), вегетативные клетки и споры Bacillus subtilis (штамм 3366), а также споры сульфитредуцирующих клостридий Ciostridium perfringens.

Культивирование штаммов и получение спор проводили на соответствующих питательных средах согласно рекомендациям /124÷126/. Эффективность дейcтвия сорбентов в отношении микроорганизмов оце­нивали методом подсчета колоний после высева на плотные питательные среды суспензии клеток до и после пропускания через сорбент.

Токсикологическую оценку воды проводили методами биотестирования, используя биотест с ракообразными Daphna magna /127÷129 / и биотест с зелеными микроводорослями Сhlorella vulgaris /23/.

Изучали влияние воды, активированной кремнем, на повышение биологической ценности воды в опытах с семенами гороха и овса /130/. Воду для эксперимента с семенами растений готовили в соот­ветствии с рекомендациями /11О/.

В экспериментах по изучению эффективности сорбции загрязнений из воды ПМС моделировали высокие уровни химического и микробиологического загрязнения. При этом руководствовались данными о том, что одними из наиболее распространенных и крупномасштабных загрязнителей природных водных объектов и воды водоисточников являются тяжелые металлы и соединения фенольной природы /122/.

В качестве модели тяжелых металлов были выбраны ионы двухвалентной меди. Применение ионов меди рекомендуется в качестве од­ного из стандартных модельных загрязнителей Международным стандартом /123/. ПДК меди в питьевой воде 1 мг/л, что на несколько порядков выше, чем ПДК ртути, свинца, кадмия. Это дает основание считать, что эффективная сорбция меди будет соответствовать эффективной сорбции других тяжелых металлов.

В модельных растворах создавали концентрации ионов двухвалентной меди 0,5 мг/л, 5 мг/л и 10 мг/л, внося необходимые количества 1М раствора сернокислой меди. Содержание меди в воде определяли колориметрическим методом с диэтилдитиокарбаматом натрия /120/.

В качестве модели соединений фенольной природы использовали фенол. В модельных растворах создавали концентрации фенола 0,05 мг/л, 1,5 мг/л и 34,5 мг/л, внося необходимые количества стандартного раствора фенола с концентрацией 100 мг/л. Содержание фенола в воде определяли после отгонки колориметрическим методом с 4-аминоантипирином /120/.

Очистку воды от радикальных и ион-радикальных частиц изучали хемилюминесцентным методом на приборе Биотестер с добавлением люминола /18, 23/.

Влияние некоторых физико-химических факторов на эффективность действия ПМС изучали в зависимости от:

1. Различной жесткости воды.

Использовали водопроводную воду (жесткость 0,8÷0,9 мг-экв/л), а также модельную воду на основе водопроводной, в которую вносили необходимое количество раствора СаС12 для создания повышенного уровня жесткости (до 7 мг-экв/л).

•2. Цветности воды, обусловленной наличием гуминовых веществ.

Сравнивали результаты действия ПМС в водопроводной воде (цветность 10÷15°) и в модельной воде с повышенной цветностью, которую получали, внося в водопроводную воду раствор гуминовых веществ (коммерческий препарат «Идеал»).

3. Режима подготовки (активации) сорбента к процессу.

Изучали различные способы активации ПМС: измельчение, обработка кислотой и нагревание.

Измельчение сорбентов проводили на конусных инерционных дробилках. Необходимую фракцию получали, отсеивая частицы минералов на грохотах. Затем проводили многократную отмывку водой для удаления пылевидной фракции.

Кислотную обработку проводили смесью (1:1) 10% щавелевой кислоты и перекиси водорода. После химической активации сорбенты промывали дистиллированной водой, контролируя уровень рН промыв­ных вод.

Температурную активацию вели в сухо-воздушном шкафу при тем­пературе 150÷250°С.

Исследования проводили в беспроточных динамичных условиях: ПМС в виде частиц размерами 5÷10 мм помещали в колбу с раствором, содержащим ионы двухвалентной меди (соотношение объемов 1:15), при постоянном перемешивании на качалке, чтобы не было диффузионных ограничений для транспорта молекул поллютанта к поверхности сорбента.

Нагревание ПМС до температуры 150÷250°С не привело к повы­шению активности. В то же время, свежеизмельченные сорбенты были на 25÷34 % активнее образцов, хранившихся в измельченном состоянии более 6 мес. Наиболее значительно (на 35÷57%) возросла активность ПМС после кислотной обработки смесью (1:1) 10% щавелевой кислоты и перекиси водорода. Поэтому в работе для активации шунгита, кремня и глауконита использовали кислотную обработку.

Математический анализ оцениваемых показателей осуществляли стандартными методиками линейной статистики, которые обеспечивали определение средних величин и остальных характеристик распределе­ния /131/. Корреляционные зависимости величин рассчитывали тради­ционными методами при помощи программ Statgraphics. Для оценки достоверности полученных результатов и их взаимоотношений исполь­зовали критерий Стьюдента при 95% уровне вероятности.

3. ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ
3.1. Влияние природных минеральных сорбентов на органолептические свойства воды

Пригодность воды для питья в первую очередь определяется ее органолептическими свойствами. Поэтому на первом этапе работы были проведены исследования влияния ПМС на указанные показатели. В таблице 3 представлены органолептические показатели и рН водопроводной воды до и после пропускания ее через фильтры с ПМС.

Органолептические показатели и рН водопроводной воды

(Московский р-н г. Санкт-Петербург) до и после фильтрования через ПМС

Таблица 3.

Показатели,

ед.изм.

Исхо-

дная

вода

*

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр ЦК

«Царевин Ключ»

Запах, балл

3

2

0

0

0

0

Привкус, балл

3

2

0

0

0

0

Цветность,°

29

20

0

0

1,0

0

Мутность, ЕМ

4

2,6

0

0

1,0

0

РН

6

6÷9

5,5

7,5

7,8

7,2

Примечание: * 1. Нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01 (не более).

2. Фильтр-ЦК — фильтр, производимый ЗАО «Царевин ключ».

Исходная водопроводная вода имела повышенную цветность (29°, при нормативе не более 20°) и мутность (4 ЕМ, при нормативе — 2,6 ЕМ); а также запах хлора, оцениваемый по интенсивности в 3 балла, что также выше допустимого значения (2 балла). Все это определяло неудовлетворительное качество водопроводной воды, поступающей по распределительной сети потребителям (Московский район г.Санкт-Петербург).

После пропускания через фильтры с различными ПМС органолептические показатели воды во всех вариантах обработки улучшились и стали удовлетворять требованиям СанПиН. В случае использования фильтра с шунгитом рН понизился с 6,0 до 5,5, во всех остальных случаях — повысился до 7,2÷7,8. Снижение рН воды, обработанной шунгитом, по всей видимости, объясняется характером функциональ­ных групп минерала, участвующих в ионном обмене /98/.

В таблице 4 представлены органолептические показатели и рН воды из природного водного объекта до и после пропускания через фильтры с различными ПМС.

Таблица 4.

Органолептические показатели и рН воды из сельскохозяйственного мелиоративного канала (Петродворцовый район г.Санкт-Петербург) до и после пропускания через фильтры

Показатели,

ед.изм.

Исход­ная

вода

*

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр

ЦК

Запах, балл

3

2

0

0

0

0

Цветность, °

112

20

0

1,0

3,0

0

Мутность, ЕМ

5

2,6

0

1,0

1,0

0

РН

6,5

6÷9

5,5

7,5

7,7

7,3

Примечание: * 1. Нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01 (не более)

2. Фильтр ЦК — фильтр «Царевин ключ»

Вода из мелиоративного канала имела органолептические пока­затели, значительно отличающиеся от нормативов СанПиН 2.1.4.1074-01 для питьевой воды (высокую цветность, обусловленную содержанием гуминовых веществ; повышенную мутность и болотный за­пах, оцениваемый в 3 балла). После пропускания через фильтры с ПМС значения органолептических показателей стали соответствовать требованиям нормативов. Изменения рН были аналогичные приведенным в табл.3.

Таким образом, можно заключить, что обработка воды с помощью ПМС в режиме фильтрации приводит к значительному улучшению органолептических свойств воды, даже в случае, когда исходная вода значительно отличается по показателям качества от нормативов СанПиН (табл.4).

Использованные в работе ПМС эффективно устраняют имеющиеся в обрабатываемой воде дефекты органолептических показателей. Следует отметить, что обработка шунгитом приводит к снижению рН ниже допустимых значений, но данный недостаток устраняется при комплексном использовании ПМС (шунгит, кремень и глауконитовый из­вестняк) в фильтре «Царевин ключ».

3.2. Влияние природных минеральных сорбентов на химический состав воды
3.2.1. Не органические токсиканты

Наиболее типичным результатом вторичного загрязнения пить­евой воды в распределительных сетях является значительное превы­шение ПДК ионов железа. Обычным является превышение концентрации железа в 1,5÷3 раза /19, 23, 99/, а в отдельные моменты фиксиру­ется концентрация железа выше 10 мг/л, что превосходит ПДК более, чем в 30 раз /132/.

Высокие концентрации железа характерны также для подземных вод региона, относящихся к межморенным водоносным горизонтам, и служащих источниками питьевого водоснабжения в ряде населенных пунктов Ленинградской области. Содержание закисного железа в та­ких водах изменяется от 25 до 60 мг/л /40, 74/. В связи с этим была изучена эффективность применения ПМС для очистки от ионов железа воды из городского водопровода и из отдельных скважин, являющихся источниками питьевого водоснабжения на территории насе­ленных пунктов Ленинградской области. В качестве контроля использовали фильтр с АУ. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Содержание ионов железа (Х±х) в воде до и после пропускания

через фильтры (n = 3)

Содержание ионов железа в воде, мг/л

N про бы

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр

ЦК

АУ

1

2

3

0,5±0,1

4,6±1,2

40,2±2,2

0,10 ± 0,01

0,15 ± 0,01

0,14 ± 0,01*

0, 10 ± 0,01

0,30 ± 0,02*

0,30 ± 0,02

0,12 + 0,01

0,25 ± 0,02*

0,З0 ± 0,03

0,10 ± 0,01

0,12 ± 0,01

0,25 ± 0,02

0,10 ± 0,1

0,14 ± 0,01

0,З0 ± 0,03

 

Примечания: 1. Проба 1 — водопроводная вода из Московского района г. Cанкт-Петербург;

2. Проба 2 — вода из скважины на территории п. Токсово (Всеволожский район Ленинградской обл.);

3. Проба 3 — вода из скважины на территории п.Красницы (Гатчинский район Ленинградской обл.);

4. Фильтр-ЦК — фильтр, выпускаемый ЗАО «Царевин ключ»;

5. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

6. ПДК железа в питевой воде — 0,3 мг/л;

7.*курсив - различие с контролем достоверно.

Все изученные пробы воды имели повышенное содержание железа. При ПДК для питьевой воды не более 0,3 мг/л, водопроводная вода из разводящей сети Московского района имела концентрацию ионов железа 0,5 ± 0,1 мг/л. Пробы воды из скважин, снабжающих питьевой водой п.Токсово и п. Красницы содержали железо в 15 и 134 раза выше нормы, соответственно.

После пропускания через фильтры с ПМС концентрация ионов железа во всех пробах воды снизилась до допустимых величин. При этом эффективность очистки воды от железа с применением ПМС не уступала эффективности АУ при всех изученных концентрациях. При исходной концентрации 4,6 мг/л содержание ионов железа снижалось одинаково эффективно при использовании шунгита, фильтра «Царевин ключ» и АУ. А при начальной концентрации железа 40,2 мг/л максимального снижения удалось достичь с использованием фильтра с шунгитом: конечная концентрация при этом составила — 0,14 мг/л ионов железа, тогда как для всех остальных вариантов, включая АУ — 0. 25÷0,30 мг/л (различие статистически достоверно).

Можно заключить, что использование фильтров с ПМС позволяет очистить воду от избыточного содержания ионов железа в изученном интервале концентраций от 0,5 до 40 мг/л. При самой высокой кон­центрации железа фильтр с шунгитом превосходил по эффективности АУ, кремень, глауконитовый известняк и фильтр «Царевин ключ» в 2 раза.

Была изучена эффективность применения фильтров с ПМС для очистки воды от ионов тяжелых металлов, являющихся одними из приоритетных загрязнителей гидросферы /25÷27, 122/. В качестве мо­дельного токсиканта использовали ионы двухвалентной меди.

В таблице 6 представлены результаты изучения эффективности применения фильтров с ПМС для очистки модельной водопроводной воды от ионов двухвалентной меди.

Таблица 6.

Содержание ионов меди (Х±х) в модельной водопроводной воде до и после пропускания через фильтры (n = З)

Содержание ионов меди в воде, мг/л

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

0,58 ± 0,02

4,60 ± 0,1

9,95 ± 0,5

0,20 ± 0,01

0.50 ± 0,01

0,50 ± 0,1

0*

0.1 ± 0.01*

0.1 ± 0,02*

0,04 ± 0,002*

0,16 ± 0,01*

0,05 ± 0,001*

0*

•0.1 ± 0.01*

0*

0,20 ± 0,03

0,62 ± 0,02

0,30 ± 0,02

Примечания: 1.Жесткость водопроводной воды — 0,8÷0,9 мг-экв/л цветность — 10°;

2. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

3. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

4. ПДК ионов меди — 1,0 мг/л;

5. * курсив - различие с контролем достоверно.

 

Как следует из данных, представленных в таблице 6, при обра­ботке на фильтрах с ПМС водопроводной воды, содержащей от 0,58 до 9,95 мг/л ионов меди, происходит значительное снижение ее концентрации. Так, при исходном содержании меди 9,95 мг/л конечная концентрация снизилась для шунгита в 19,5 раз, для кремня в 99,5 раз, для глауконита в 195 раз, а при использовании комплекса ПМС (фильтр «Царевин ключ») ионы меди в обработанной воде отсутствовали. При этом применение АУ привело к снижению концентрации меди в данном случае в 33,2 раза.

Следует отметить, что при всех использованных концентрациях меди, наблюдали статистически достоверное различие в эффективности действия ПМС. Во всех трех вариантах более эффективными сорбентами оказались кремень, глауконитовый известняк, а также комплекс ПМС в фильтре «Царевин ключ». Эффективность шунгита в данном случае уступала двум вышеназванным сорбентам.

В таблице 7 представлены результаты изучения эффективности применения фильтров с ПМС для удаления ионов двухвалентной меди из воды, характеризующейся повышенной жесткостью (7,2 мг-экв/л).

Таблица 7.

Содержание ионов меди (Х±х) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг-экв/л до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание ионов меди в воде, мг/л

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

0,49 ± 0,02

1,22 ± 0,1

9.95 ± 0,5

0,08 ± 0,01*

0,21 ± 0,02

0,65 ± 0,03

0,04 ± 0,01*

0,11 ± 0,02*

0,15 ± 0,05*

0,07 ± 0,002*

0,13 ± 0,01*

0,10 ± 0,02*

0,06 ± 0.005*

0,10 ± 0,005*

0,10 ± 0,01*

0,20 ± 0,01

0, З0 ± 0,05

1,10 ± 0,20

Примечания: 1.Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

2. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

3. ПДК ионов меди — 1,0 мг/л;

4. * курсив - различие с контролем достоверно.

Как следует из представленных данных, ПМС являются эффектив­ными агентами и для удаления ионов меди из воды повышенной жесткости, поскольку во всем использованном диапазоне концентраций меди (вплоть до 10 ПДК) удалось достичь снижения ее содержания до нормативов СанПиН. Следует отметить, что при концентрации 0,49 мг/л меди эффективность всех опытных вариантов была достоверно выше, чем АУ. С повышением концентрации достоверные различия в эффективности с АУ сохранились только для кремня и глауконитового известняка. Шунгит уступал по эффективности этим сорбентам и фильтру «Царевин ключ». При самой высокой из испытанных концентраций меди (9,95 мг/л) обработка АУ привела к снижению концентрации меди только до 1,10 ± 0,20 мг/л, что превышает ПДК (1,0 мг/л). Этот результат для АУ в 3,6 раза ниже, чем полученный на этом же сор­бенте в водопроводной воде с жесткостью 0,8 ÷ 0,9мг-экв/л.

Можно заключить, что повышенное содержание солей жесткости в воде снижает эффективность применения АУ. ПМС сохраняют свою эф­фективность в указанных рамках концентраций, при этом шунгит ус­тупает кремню и глауконитовому известняку в 4 ÷ 6,5 раз.

В таблице 8 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления ионов меди из модельной воды с повышенной цветностью, обусловленной наличием гумусовых веществ. Повышенная цветность характерна для поверхностных вод суши и почвенных вод, которые часто являются источниками питьевого водос­набжения.

Как показывают данные таблицы 8 при всех использованных концентрациях меди применение ПМС привело к снижению исходной концентрации в 16 (с 0,48 мг/л до 0,03 мг/л для глауконита и фильтра — «Царевин ключ») — 100 раз (с 10,0 мг/л до 0,10 мг/л для тех же сорбентов).

Применение шунгита при низких концентрациях привело к полному удалению ионов меди из воды (0 мг/л). При более высоких концентрациях меди в исходной воде шунгит снижал содержание меди до нормативов СанПиН, но при этом его эффективность в 3 ÷ 6 раз уступала глаукониту и кремню, а также фильтру «Царевин ключ». Следует отметить, что при высокой начальной концентрации ионов меди (10 мг/л) в высокоцветной воде, содержащей гуминовые вещества, оказа­лось неэффективным использованием фильтра с АУ. Снижение концентрации меди в данном варианте опыта произошло только в 3 раза (до 3,10 мг/л) и осталось превышающем ПДК.

Таблица 8.

Содержание ионов меди (Х±х) в модельной воде с повышенной цветностью до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание ионов меди в воде, мг/л

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

0,48 ± 0,02

5,40 ± 0,2

10,0 ± 0,5

0*

0,34 ± 0,02

0,65 ± 0,03*

0,10 ± 0,01*

0,11 ± 0,02*

0,15 ± 0,05*

0,03 ± 0,001*

0,15 ± 0.01*

0,10 ± 0,02*

0,03 ± 0,002*

0,12 ± 0,01*

0,10 ± 0.01*

0,20 ± 0,01

0,З0 ± 0,05

3,10 ± 0,10

 

Примечания: 1. Цветность модельной воды — 178о, перманганатная окисляемость — 9,8 мг/л О2;

2. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

3. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

4. ПДК ионов меди — 1,0 мг/л;

5. * курсив - различие с контролем достоверно.

Эффективность ПМС при всех концентрациях достоверно превышала эффективность АУ, за исключением концентрации 5,40 мг/л, когда эффективность шунгита и АУ достоверно не различались.

Таким образом, все изученные ПМС (шунгит, кремень и глауконитовый известняк) эффективно удаляли из воды тяжелые металлы (ионы двухвалентной меди) в концентрациях от 0,48 до 10 мг/л. При этом ПМС проявляли свою активность как в мягкой водопроводной воде с цветностью, удовлетворяющей нормативам СанПиН, так и в жесткой воде и высокоцветной воде, содержащей гуминовые вещества, в отличие от АУ, который оказался неэффективным в высокоцветной воде.

3.2.2. Органические токсиканты

Органическое загрязнение воды является следствием усиления антропогенного пресса на гидросферу. Известно, что показателем наличия в воде легко окисляемых органических веществ является величина перманганатной окисляемости воды /32, 33/. В пресных водах величина перманганатной окисляемости, выраженная в мг О2/л, практически соответствует уровню органического углерода. Крайние величины этого отношения составляют 0,65 ÷ 1,1 /37/. В таблице 9 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для снижения содержания в воде органических веществ.

Таблица 9.

Перманганатная окисляемость воды (Х±х) до и после пропускания

через фильтры (n = 3)

Окисляемость воды, мг О2

N про

бы

Исходная

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

1

2

3

6,8 ± 0,5

11.6 ± 0.8

15,6 ± 1.2

0,96 ± 0,03

1.15 ± 0,10

2,10 ± 0,15

3,10 ± 0,25*

3,80 ± 0,28*

4,65 ± 0,35*

3,15 ± 0,20*

3,75 ± 0,30*

4,00 ± 0,30*

2,10 ± 0,10

2,25 ± 0,20

2,75 ± 0,25

1,25 ± 0,10

1,75 ± 0,09

2,15 ± 0,10

Примечания: 1. Проба 1 — водопроводная вода из Московского ра­йона г. Санкт-Петербург;

2. Проба 2 — вода из городского пруда (Кировский район г.Санкт-Петербург);

3. Проба 3 — вода из мелиоративного канала (Петродворцовый район г.Санкт-Петербург);

4. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

5. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

6. Норматив окисляемости воды по СанПиН 2.1.4.1074-01 для питьевой воды — не более 5,0 мг О2 /л;

7. * курсив - различие с контролем достоверно.

Применение фильтров с ПМС при всех испытанных величинах перманганатной окисляемости (от 6,8 в водопроводной воде до 15,6 в воде из мелиоративного канала) способствовало значительному снижению данного показателя обработанной воды. Во всех вариантах вода после фильтрации через колонки с шунгитом, кремнем и глауконитовым известняком, а также через фильтр «Царевин ключ», содержащий все три варианта ПМС, соответствовала требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 по показателю перманганатной окисляемости (менее 5,0 мг О2 /л).

Эффективность шунгита в отношении снижения окисляемости воды оказалась на одном уровне с АУ. Кремень и глауконитовый известняк значительно (в 2,5 раза) и достоверно уступали в эффективности АУ при разных исходных значениях окисляемости.

Одними из наиболее типичных и распространенных загрязнителей акваторий являются соединения фенольной природы. Их присутствие определяется как техногенными факторами, так и природными веществами гуминовой природы /30, 32, 122/.

В таблице 10 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления из модельной водопроводной воды заг­рязнений фенолом.

Таблица 10.

Содержание фенола (Х±х) в модельной водопроводной воде до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л

Исходное

. Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

34,5 ± 1,5

1,5 ± 0,1

0,05 ± 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

11,1 ± 0,5

0.01 ± 0.001*

< 0.001

0,08 ± 0,003*

0,002 ± 0,001*

< 0,001

<0,001

<0,001

<0,001

<0,001

<0,001

<0,001

Примечание: 1. Жесткость воды — 0,8 ÷ 0.9 мг-экв/л, цветность — 100;

2. ПДК фенола — 0,001 мг/л;

3. * курсив - различие с контролем достоверно.

При исходной концентрации фенола в модельной водопроводной воде 0, 05 мг/л во всех вариантах опыта (для всех использованных ПМС и АУ) его концентрация после прохождения через фильтр была ниже чувствительности метода определения (<0,001 мг/л) и, соответственно, ниже ПДК.

При более высоких исходных концентрациях (1,5 ÷ 34,5 мг/л) наблюдались различия в эффективности ПМС и АУ. Так, шунгит и фильтр «Царевин ключ», также как и АУ удаляли фенол из воды до концентрации ниже ПДК (значения концентрации фенола достоверно не различались для разных сорбентов).

Использование глауконитового известняка при исходной концентрации фенола 1,5 мг/л снизило содержание загрязнителя до кон­центрации, близкой к ПДК (0,002±0,001 мг/л). В этой же ситуации использование фильтра с кремнем привело к снижению концентрации фенола до 0,01 мг/л, что составляет 10 ПДК.

При исходной концентрации фенола 34,5 мг/л применение филь­тра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 3 раза (до 11,1 мг/л), а применение глауконита снизило концентрацию фенола в 431 раз (до 0,08 мг/л).

Из приведенных результатов анализа следует, что все испытан­ные ПМС успешно справлялись с удалением из водопроводной воды фенола на уровне 0,05 мг/л (что составляет 50 ПДК). Более высокие концентрации фенола (1,5 ÷ 34,5 мг/л), характерные для промышлен­ных сточных вод, удалялись до уровня ПДК для питьевой воды шунгитом, а также с помощью фильтра, содержащего комплекс из всех трех ПМС. При этом эффективность шунгита и фильтра «Царевин ключ» дос­товерно не уступала эффективности АУ.

В таблице 11 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления фенола из воды повышенной жесткости.

Как и при изучении эффективности удаления фенола из модельной водопроводной воды, так и в данном случае, при исходной концентрации 0,05 мг/л во всех вариантах опыта концентрация фенола после прохождения через фильтры с ПМС была ниже ПДК и их эффек­тивность достоверно не отличалась от АУ.

 

Таблица 11.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг-экв/л

до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

34,5 ± 1,5

1,5 ± 0,1

0,05 ± 0,001

0,001

< 0.001

< 0.001

9,3 ± 0,5*

0,05 ± 0,01*

< 0,001

3,0 ± 0,2*

0,001

< 0,001

0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

Примечание: 1. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

2. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

3. ПДК фенола — 0,001 мг/л;

4. * курсив - различие с контролем достоверно.

Различия в эффективности ПМС наблюдались при высоких концентрациях фенола: при концентрации 1,5 мг/л шунгит, глауконитовый известняк и фильтр «Царевин ключ», также как и АУ, удаляли фенол из воды до уровня ниже ПДК. Кремень при данной исходной концентрации снижал уровень фенола в 30 раз (до 0,05 мг/л), что превышает ПДК для питьевой воды в 50 раз (различия с контролем достоверны).

При исходной концентрации фенола 34,5 мг/л применение фильтра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 3,7 раза (до 9,3 мг/л), а применение глауконитового известняка снизило концентрацию фенола в 11,5 раза (до 3,0 мг/л) (различия с контролем достоверны). Шунгит, фильтр «Царевин ключ» и АУ удаляли фенол до уровня ниже ПДК.

В таблице 12 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления загрязнений фенольной природы из вы­сокоцветной воды.

Таблица 12.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с повышенной цветностью

до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

34,5 ± 1,5

1,5 ± 0,1

0,05 ± 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

0,4 ± 0,1*

0,01 ± 0,01*

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

< 0,001

Примечания: 1. Цветность модельной воды — 178о;

2. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

3. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

4. ПДК фенола — 0,001 мг/л;

5. * курсив — различие с контролем достоверно.

Из высокоцветной воды фенол при исходной концентрации 0,05 мг/л одинаково эффективно (до величин ниже ПДК) удалялся всеми ПМС. При более высоких концентрациях (1,5-34,5 мг/л) шунгит, глауконитовый известняк, фильтр «Царевин ключ» удаляли фенол ниже значений ПДК, также эффективно, как и АУ. Кремень снижал содержа­ние фенола до 0,01 мг/л при исходном уровне 1,5 мг/л и до 0,4 мг/л — при 34,5 мг/л (различия с контролем достоверны).

Таким образом, в высокоцветной воде эффективность шунгита, глауконитового известняка и АУ была практически одинаковой. Кре­мень уступал всем использованным ПМС и АУ, но следует отметить, что в воде, богатой гуминовыми веществами, активность кремня в сравнении с другими типами воды (водопроводной и жесткой) была наиболее высокой.

3.3. Влияние природных минеральных сорбентов на микробиологические показатели воды

Вода, предназначенная для питья и бытовых нужд, не должна содержать патогенных агентов, передающихся через воду. Обеспечение безопасного питьевого водоснабжения зависит от использования либо подземных вод высокого качества при наличии хорошего сани­тарного контроля, либо от правильного выбора и надежной работы водоочистных сооружений, позволяющих снижать содержание патоген­ных и других загрязняющих агентов до уровней, безопасных для здоровья человека. Процессы, предшествующие заключительному обеззараживанию, должны обеспечить подачу воды высокого микробиологи­ческого качества с тем, чтобы этот заключительный этап стал гарантией должного качества воды.

В распределительной сети бактериологические показатели воды могут ухудшаться. Если вода содержит значительные количества усвояемого органического углерода или аммиака, то не поддерживаются соответствующие остаточные уровни остаточного хлора.

Если такие водопроводные магистрали не продуваются и не очищаются достаточно часто, то может происходить рост бактерий и других организмов. К загрязнению воды в распределительных сетях приводят просачивания грунтовых и поверхностных вод и ремонтные работы на водных магистралях. К обратному подсосу загрязненных вод ведет локальное падение давления в сетях.

Кроме того, микробиологическое загрязнение может произойти из-за роста бактерий на строительных материалах, контактирующих с водой (прокладки, покрытия труб, пластмассы, используемые в водопроводных трубах и кранах) /55/.

Поэтому устройства локальной доочистки воды должны эффектив­но удалять из воды микробное загрязнение.

Анализы на наличие организмов-индикаторов фекального загрязнения остаются наиболее надежным и конкретным способом оценки гигиенического качества воды. Для получения адекватных результатов бактерии-индикаторы фекального загрязнения должны удовлетворять определенным требованиям. Они должны широко присутствовать в фе­калиях человека и теплокровных животных, быстро обнаруживаться с помощью простых методов и не развиваться в природной воде. Более того необходимо, чтобы их персистентность в воде и степень их удаления при очистке воды были аналогичными таким же показателям для патогенов водного происхождения /59/.

Хотя ни один из организмов и не удовлетворяет всем требованиям, описанным выше для идеального фекального индикатора, большинству из них отвечает Е.соli, поэтому эта бактерия была выбрана для исследования.

Поскольку споры бактерий значительно более устойчивы к действию обеззараживающих агентов, чем клетки Е.соli, отсутствие в воде последних не является гарантией отсутствия спор. В качестве индикаторов, указывающих на присутствие в воде спор бактерий, были выбраны анаэробный спорообразующий организм С.реrfringens, и аэробная спорообразующая бактерия В.subtilis. Эти бактерии различаются расположением спор в клетке /133/. Так как их споры способны существовать в воде значительно дольше, чем колиформные бактерии, они устойчивы к обеззараживанию и поэтому служат индикаторами давнего загрязнения и дефектов в технике фильтрования на водопроводных станциях /59/.

В таблицах 13 ÷ 15 представлены результаты изучения эффективности ПМС в отношении удаления из воды клеток Е. соli, а также спор В.subtilis и С.реrfringens.

Приведенные в таблицах 13 ÷15 результаты указывают на то, что все изученные ПМС, а также их комплекс в фильтре «Царевин ключ», эффективно удаляют из воды микробное загрязнение при концентрации бактериальной суспензии (1,2 ÷ 3,5)x103 кл/мл, не уступая по сво­ему действию фильтру с АУ.

При повышении концентрации бактериальной суспензии на порядок [до (3,1÷3.2)x1О4 кл/мл] в посевах из фильтрата обнаруживаю­ся колонии бактерий. При этом численность их снижается по сравнению с исходной в (4÷5)x103 раз — для шунгита, глауконитового известняка, фильтра «Царевин ключ» и АУ. Эффективность снижения микробного загрязнения кремнем достоверно ниже, чем в контроле, и составляет (2 ÷ 2,8) x103 раз.

Таблица 13.

Численность микроорганизмов Е.соli (Х±х) в воде

до и после фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

(1,2 ± 0,1)x103

(3,5 ± 0,2) )x103

(3,2 ± 0,2)x103

0

0

(0,8 ± 0,1)x103

0

0

(1,5 ± 0,3)x103

0

0

(0,7 ± 0,05)x103

0

0

(0,8 ± 0,05)x103

0

0

(0,6 ± 0,03)x103

Примечание: 1. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

2. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

3. *курсив — различие с контролем достоверно.

Таблица 14.

Численность микроорганизмов В.subtilis (Х±х) в воде до и после фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

(1,5 ± 0,1)x

x103

 

0

0

(0,7 ± 0,1)x

x101

0

0

(1,5 ± 0,1)*x

x101

0

0

(0,7 ± 0,02)x

x101

0

0

(0,8 ± 0,02)x

x101

0

0

(0,8 ± 0,01)x

x101

(3,4 ± 0,2)x x103

(3,2 ± 0,1)x

x104

 

Примечание: 1. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

2. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

3. * курсив — различие с контролем достоверно.

Следует отметить, что на практике в распределительных сетях, а также при заборе воды из природного водного источника, приходится сталкиваться с менее сильным микробиологическим загрязнением. Установки, предназначенные для обеззараживания воды в полевых условиях и построенные на принципе ультрафиолетового бактерицид­ного облучения рассчитаны на коли-индекс не более 5×103 кл/л /134/.

Поскольку вода, содержащая клетки микроорганизмов в коли­честве (1÷3)x103 кл/мл, характеризуется как очень грязная /37/ (сответствует коли-индексу более 1×106) /134/, можно заключить, что данные повышенные уровни микробиологического загрязнения эффективно удаляются использованными в работе ПМС.

Таблица 15.

Численность микроорганизмов С.реrfringens (Х±х) в воде до и после пропускания через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл

Исходное

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр-ЦК

АУ

(1,3±0.1)x103

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

 

(3,2±0,2)x103

(3,1±0,2)x104

 

0

(0,6±0,01)x101

0

(1,6+0,1)*x101

0

(0,8±0,04)x101

0

(0,7±0,03)x101

0

(0,7±0,05)x101

Примечание: 1. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

2. АУ — фильтр с активированным углем — контроль;

3. *курсив — различие с контролем достоверно.

В результате проведения микробиологических исследований ус­тановлено, что ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бактерий Е.соli, спор В.subtilis и С.реrfringens. Наибольшую эффективность в удалении клеток микроорганизмов из воды проявили шунгит и глауконитовый известняк, не уступая в этом отношении АУ.

3.4. Токсико-гигиеническая оценка воды, прошедшей фильтрацию через фильтры, содержащие ПМС

Определение токсичности проб воды, содержащей химические токсиканты (фенол, сернокислую медь) до и после пропускания через фильтры с ПМС проводили с использованием рачков Daphnia magna и микроводорослей Сhlorella vulgaris.

Данные таблицы 16 показывают, что вода до пропускания через фильтры с ПМС оказывала токсическое действие на рачков (процент гибели дафний в обоих случая превышал 50%). После прохождения во­ды через фильтры с ПМС токсическое действие на дафний отсутство­вало во всех случаях, а процент их гибели практически не отличал­ся от контрольного, кроме варианта с кремнем при концентрации 1,5 мг/л, когда гибель была 11%.

Таблица 16.

Влияние ПМС на гибель Daphnia magna (% к контролю) в пробах воды, содержащей токсиканты (n = 5)

Содержание токсиканта,

мг/л

Исходная

вода

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр

ЦК

АУ

10,0

85,5±5,0

5,0±0,5

4,0±0,2

3,0±0.2

4,0±0,1

5,0±0,2

CuSО4

5,0

59,0±3,0

4,0±0,2

3,0±0,1

3,0±0,2

3,0±0,2

4,0±0.2

1,5

73,0±2.5

3,0±0,2

11,0±0.5

4.0±0,3

3,5±0,1

3,5±0,2

Фенол

0,05

57,0±1,5

2,5±0,1

3.0±0,2

3,0±0,1

4,0±0,2

4,0±0,3

Примечания: 1. В контроле (вода для культивирования) гибели не отмечалось;

2. Длительность культивирования Daphnia magna в пробах воды — 96 часов;

  • 3. После пропускания через фильтры рН воды во всех вариантах опыта устанавливали в пределах 7,0 ÷ 7,2. Воду аэрировали в течение 1 часа;

4. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

5. АУ — фильтр с активированным углем. Сходные результаты были получены при определении токсичности воды с использованием микроводорослей хлорелла (табл.17).

Таблица 17.

Значения индекса токсичности (Sf) проб воды (n = 5) (у. е., Х±х) для Сhlorella vulgaris

Содержание токсиканта, мг/л

Исходная вода

Тип фильтра

Шунгит

Кремень

Глауконит

Фильтр ЦК

АУ

10,0

95,0±5,0

7,0±0,4

4,5±0,4

5,0±0.5

6,0±0,3

6,5±0,5

СuSO4

5,0

64, 0±3,0

4,5±0,5

3,0±0,3

5,5±0,4

5,0±0,5

7,0±0,4

1,5

75, 0±5.0

3,0±0,2

18,0±1,5

7,0±0,6

4,5±0,2

6,0±0,3

Фенол

0,5

56, 0±3,0

3,5±0,3

9,0±0,6

4,5±0,5

3,5±0.3

5,5±0,5

Примечание: 1. Контролем служила вода из сосудов, где культи­вировалась хлорелла;

2. После пропускания через фильтры рН воды во всех вариантах опыта устанавливали в пределах 7,0 ÷ 7,2;

3. Фильтр-ЦК — фильтр «Царевин ключ»;

4. АУ — фильтр с активированным углем.

Это исследование показало, что вода до очистки на фильтрах, содержащих ПМС, оказывала токсическое действие на тест-объекты, причем его выраженность коррелировала с концентрацией химических веществ в воде (значения индекса токсичности Sf составили 95 и 64 при содержании меди в воде в концентрации 10 м 5 мг/л соответственно; индекс Sf равнялся 75 и 56 при содержании фенола 1,5 и 0,05 мг/л). В результате проведенной обработки воды значения ин­декса Sf значительно снизились во всех случаях. Только при исход­ной концентрации фенола в воде 1,5 мг/л вода, после пропускания через фильтр с кремнем, имела индекс Sf 18 и характеризовалась как «слаботоксичная». Во всех остальных вариантах опыта вода, прошедшая через фильтры, характеризовалась как нетоксичная (Sf <10).

Были определены некоторые показатели качества водопроводной воды (Московский район г. Санкт-Петербург) до и после фильтрова­ния через фильтр «Царевин ключ», содержащий комплекс из трех изученных в работе ПМС (шунгит, кремень, глауконитовый известняк) Результаты анализов приведены в таблице 18.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что после про­пускания водопроводной воды через фильтр «Царевин ключ» в ее сос­таве произошли существенные изменения. Значительно улучшились ее органолептические показатели, в частности, стали соответствовать нормативам СанПиН запах и вкус воды.

Содержание железа в воде снизилось в 9,5 раз и стало соот­ветствовать нормативам СанПиН.

Так же отмечено значительное уменьшение содержание в воде тяжелых металлов и органических загрязнителей. Следует отметить, что хотя концентрации данных токсикантов и не достигают в иссле­дованных пробах водопроводной воды значений ПДК, но их постоянное присутствие оказывает негативное воздействие на организм человека /100/.

В профильтрованной воде повысились рН, содержание кальция, магния, кремния, гидрокарбонатных ионов, а также общая жесткость и сухой остаток. Этот факт следует оценить положительно, посколь­ку известно, что невская водопроводная вода отличается низким со­держанием указанных эссенциальных элементов, повышенной мягкостью и общим низким содержанием солей /ЗЗ/.

Доказано, что употребление воды с недостаточным содержанием ионов кальция и магния приводит к ряду патологий. Так, люди, пот­ребляющие мягкую воду, подвержены гипертонии, ишемии, остеохондрозу, остеопорозу, кариесу зубов, аллергическим заболеваниям /135 ÷ 137/.

Помимо того необходимо отметить способность кальция конку­рировать с тяжелыми металлами за специфический белок. Следова­тельно, дефицит кальция может быть фактором, способствующим увели­чению всасывания тяжелых металлов (кадмий, ртуть, свинец, алюми­ний и др.) /137 ÷139/.

Таблица 18.

Показатели качества водопроводной воды до и после пропуска через фильтр «Царевин ключ» (Х±х) (n = 5)

Показатели,

ед. изм.

В исходной

воде

В очищенной

воде

ПДК

Запах, балл

3 ± 0**

0*

2

Вкус, балл

3 ± 0**

0*

2

Цветность,°

15 ±1

0*

20

Мутность, ЕМ

1,7 ± 0,1

0*

2,6

рН

6,2 ± 0,2

7,1 ± 0,1*

6 ÷ 9

Кремний, мг/л

< 0,1

1,3 ± 0,2*

нн

Алюминий, мг/л

0,4 ± 0,02

< 0,005*

0,5

Железо, мг/л

0,48 ± 0,05

< 0,05*

0,3

Марганец, мг/л

0,04 ± 0,01

<0,001*

0,1

Медь, мг/л

0,1 ± 0,01

< 0,001*

1,0

Кадмий, мг/л

0,0008 ± 0,0001

< 0,0001*

0,001

Цинк, мг/л

0,18 ± 0,05

< 0,001*

5,0

Свинец, мг/л

0,02 ± 0,001

< 0,001*

0,03

Кальций, мг/л

9,5 ± 0,5

30,0 ± 2,5*

нн

Магний, мг/л

2,1 ± 0,1

4,6 ± 0,2*

нн

Нитраты, мг/л

0,8 ± 0,04

0,4 ± 0,02*

45,0

Нитриты, мг/л

0,01 ± 0,001

< 0,001*

0,3

Гидрокарбонаты, мг/л

0,5 ± 0.02

4,5 ± 0,1*

нн

Хлориды, мг/л

33,0 ± 1,5

19,0 ± 0,5*

350

Сульфаты, мг/л

21,5 ± 0,5

19,5 ± 1,0

500

Фенол, мг/л

0,003 ± 0,0005

< 0,001*

0,001

Бензол, мг/л

0,004 ± 0,0005

< 0,0001*

0,01

Хлороформ, мг/л

0,02 ± 0,005

< 0,0003*

0,02

Толуол, мг/л

0,0007 ± 0,0001

< 0,00002*

0,5

Сухой остаток, мг/л

86,0 ± 0,5

300,5 ± 11,5*

1000

Общая жесткость, мг-экв/л

1,1 ± 0,1

4,2 ± 0,2*

7

Примечания: 1. * — показатели качества исходной и очищенной воды достоверно различаются;

2. нн — показатель не нормируется;

3. ** — значение достоверно выше ПДК.

Известно также, что биодоступность кальция, содержащегося в воде значительно выше, чем кальция молочных продуктов. Особенно важна роль воды, содержащей кальций в питании людей, страдающих дефицитом пищеварительных ферментов /140, 141/.

Кремний также является необходимым для живого организма эле­ментом. Он способствует биосинтезу коллагена, образованию и кальцификации костной ткани. Кроме того, кремний участвует в метаболизме фосфора, в липидном обмене и оказывает влияние на содержа­ние в организме кальция. Суточная потребность в кремнии составляет 20÷30 мг/л. При его недостатке могут развиться заболевания лимфатической системы, рахит, злокачественные заболевания /142/.

Указанные элементы поступают в воду во время фильтрации из присутствующих в фильтре «Царевин ключ» природных минералов. Кре­мень является источником поступления в воду кремния, а глауконитовый известняк — кальция и магния. Кроме того, кремень и глауконитовый известняк повышают рН до значений, рекомендуемых СанПиН (нейтрализуя кислотную активность шунгита). Таким образом ПМС, представленные в фильтре проводят очистку водопроводной воды и ее кондиционирование (коррекцию солевого состава).

Необходимость бактерицидной обработки воды неизбежно приводит к образованию в ней радикальных и ион-радикальных частиц органической природы /52/. Свободные радикалы оказывают крайне негативное воздействие на организм человека и являются причиной многих болезней, в частности, атеросклероза и сопутствующих ему сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, патологий старения и онкологических заболеваний /143, 144/. Регулярное потребление с питьевой водой свободно-радикальных частиц, даже в незначительном количестве, может истощить биохимические механизмы, обеспечивающие защиту организма от свободных радикалов и способствовать развитию разнообразных патологий.

В таблице 19 представлены результаты изучения влияния ПМС на содержание в воде радикальных и ион-радикальных частиц.

 Таблица 19.

Влияние ПМС на содержание радикальных и ион-радикальных частиц в воде (n = 3)

Образец

воды

Импульс

за 3 сек

% снижения излучения

Степень повышения излучения над излучением бидистиллированной воды

Водопроводная

10000 ± 120

-

526

Бидистилированная

76 ± 3

99,8

-

После фильтра:

- с кремнем

- с глауконитом

- с шунгитом

- с фильтром «Царевин Ключ»

- с АУ

11000 ± 57

9000 ± 35

250 ± 12

200 ± 15

8000 ± 105

59,5

77,5

99,1

99,5

80,0

181

118

3,3

2,6

105

Только в бидистиллированной воде и в воде после ее пропускания через фильтр с шунгитом излучение при добавлении люминола практически не менялось и было таким же, как собственное излучение этих образцов воды.

При пропускании воды через фильтр с шунгитом (и фильтр «Царевин Ключ», в котором присутствует шунгит), содержащим углеродные микрокластеры /83, 84/, ее очистка от свободно-радикальных частиц (присутствие которых сопровождаются люминол зависимой хемилюминесценсией) многократно превышает степень очистки от радикалов при пропускании воды через другие ПМС и находится на уровне бидистиллированной воды. Из полученных данных следует, что очистка воды от радикалов осуществляется микрокластерами углерода, поскольку углерод в форме АУ (в котором микрокластеры отсутствуют) уступает по активности шунгиту и чистит воду на уровне других ПМС.

Предполагаемый механизм освобождения воды от активных ради­калов органической природы заключается в том, что активные центры минеральных сорбентов (в первую очередь углеродные микрокластеры) активируют молекулярный кислород, находящийся в воде, который выступает в качестве перехватчика частиц радикальной и ион-радикальной природы, и способствует их окислению до более низкомоле­кулярных продуктов.

Таким образом, можно заключить, что шунгит выступает в данной случае не только как сорбент, но проявляет специфическую активность в отношении устранения из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый известняк, так и АУ (в 56, 36 и 31 раз соответственно).

3.5. Биологическое действие воды, активированной кремнем

В литературе описаны различные феномены, указывающие на наличие биологической активности у активированной кремнем воды (АКВ) /110, 145, 146/.

В таблице 20 представлены результаты изучения влияния АКВ на всхожесть семян гороха и овса.

Проращивание семян в АКВ значительно ускорило сам процесс прорастания и повысило процент всхожести семян. Для овса это увеличение составило 1,7 раза, для гороха — 1,4 раза.

Активизацию прорастания семян можно объяснить влиянием мик­рокомпонентного состава воды, настоенной на измельченном кремне.

Таблица 20.

Влияние АКВ на всхожесть семян (Х±х) (n = 3)

Растение

Количество проросших семян за время наблюдения, сут.

АКБ

Контроль

1

2

3

1

2

3

Овес

15 ± 2

54 ± 3

93 ± 6

0

25 ± 1

53 ± 2

Горох

22 ± 2

75 ± 4

98 ± 1

5 ± 2

35 ± 3

68 ± 1

 

Примечание: 1.Контролем служили семена соответствующих растений, проращиваемые в необработанной водопроводной воде;

2. Количество семян в каждом варианте — 100 шт.

Сходное стимулирующее действие кремня на биохимическую активность бифидобактрий наблюдали в эксперименте при приготовлении питательной среды на воде, настоенной на измельченном кремне /145/. При выращивании их на питательной среде, содержащей вытяж­ку из кремня (в состав которой входят микроколичества калия, натрия, кальция, бария, иода и других катионов и анионов в сбаланси­рованном соотношении), отмечено увеличение скорости роста популя­ции бифидобактерий и более интенсивное накопление продуктов мета­болизма — ацетата, лактата, этанола, внеклеточных протеаз /145/.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа выполнена на основании директивы ГВМУ МО РФ №161/7/4/3979 от 05.08.99г. в НИЛ перспективных технологий очистки воды НИО питания и водоснабжения НИЦ Военно-медицинской академии.

В ходе выполнения НИР проведены комплексные исследования, включающие изучение распространения и уровней химического и микробиологического загрязнений природной воды, а также ее вторичного загрязнения в водопроводных сетях. Показано, что технология водоподготовки не справляется с задачей получения качественной питьевой воды. Из-за этого большая часть населения употребляет питьевую воду, не удовлетворяющую требованиям санитарных норм и правил.

В работе дана гигиеническая оценка эффективности имеющихся и перспективных средств и способов очистки хозяйственно-питьевой воды. Обобщен отечественный и зарубежный опыт применения в процессах водоочистки и водоподготовки ПМС как эффективных средств удаления загрязнений.

На основе анализа технико-экономических показателей для экспериментального изучения выбраны имеющие отечественную сырьевую базу минеральные сорбенты разной природы: углеродной (шунгит), кремнеземной (кремень), кремнистой и известковой (глауконитовый известняк).

Опытным путем подобраны условия активации ПМС. Наиболее зна­чительно (на 35-57%) возросла активность ПМС после кислотной обработки смесью (1:1) 10% щавелевой кислоты и перекиси водорода.

Проведено изучение влияние состава и свойств очищаемой воды (жесткости, цветности, обусловленной содержанием гуминовых ве­ществ) на эффективность действия ПМС.

В работе использован широкий интервал концентраций химических веществ и микробных агентов: от характерных для водопроводной воды — до концентраций, присутствующих в производственных и бытовых сточных водах.

В модельных экспериментах по использованию природных минеральных сорбентов в процессах очистки воды от химических и микробиологических загрязнений выявлены существенные различия в эффективности рассмотренных сорбентов, определяемые их минеральным составом, микроструктурой, сорбционной емкостью и наличием ката­литической активности.

Все изученные ПМС (шунгит, кремень и глауконитовый известняк) удаляли из воды тяжелые металлы (ионы двухвалентной меди) в диапазоне концентраций от 0,5 до 10 ПДК.

В модельной водопроводной воде (с жесткостью 08÷0,9 мг-экв/л и цветностью 10÷1.5°) при всех использованных концентра­циях меди более эффективными сорбентами оказались глауконитовый известняк, кремень, а также комплекс ПМС в фильтре «Царевин ключ». Эффективность шунгита уступала двум вышеназванным сорбентам и АУ. При исходном содержании меди 10 ПДК, глауконит снижал концентрацию примерно в 200 раз, кремень — в 100 раз, а шунгит и АУ в 20 и 33 соответственно.

В воде с повышенным содержанием солей жесткости (7,2 мг-экв/л) ПМС сохраняли свою эффективность в отношении удаления ионов меди (произошло снижение содержания до нормативов СанПиН). При этом шунгит также уступал кремню, глауконитовому известняку и фильтру «Царевин ключ» в 4÷6,5 раз. В тех же условиях применение АУ (при содержании меди 10 ПДК.) привело к. снижению концентрации меди только до 1.10 мг/л, что превышает ее ПДК в питьевой воде (1,0 мг/л).

В высокоцветной воде (цветность 178°) эффективность ПМС сохранялась при всех концентрациях меди и достоверно превышала тако­вую для АУ. В то же время при начальной концентрации ионов меди 10 ПДК использование фильтра с АУ оказалось неэффективным. Снижение концентрации меди в данном варианте опыта произошло только в 3 раза (до 3,10 мг/л).

Проведенные исследования позволили заключить, что в отношении ионов меди ПМС превосходят по эффективности АУ и проявляют свою активность как при низких, так и при высоких значениях цветности и жесткости обрабатываемой воды. Напротив, эффективность АУ значительно снижается в жесткой воде и воде с повышенной цветностью. Среди ПМС более эффективными, чем шунгит являются кремень и глауконитовый известняк.

 

Все испытанные ПМС удаляли фенол до величины ПДК при исходной концентрации 50 ПДК независимо от цветности и жесткости воды. Более высокие концентрации фенола (1,5 ÷ 34,5 мг/л), характерные для промышленных сточных вод, удалялись из модельной водопроводной воды до уровня ПДК шунгитом, а также с помощью фильтра, содержащего комплекс из всех трех ПМС. При этом эффективность шунгита и фильтра «Царевин ключ» не уступала АУ.

В воде с высокой жесткостью при концентрации фенола 1,5 мг/л шунгит, глауконитовый известняк и фильтр «Царевин ключ», также как и АУ, удаляли фенол из воды до концентрации ниже ПДК. Кремень при данной исходной концентрации снижал уровень фенола в 30 раз (до 0,05 мг/л), что превышает ПДК для питьевой воды в 50 раз. При повышении концентрации фенола до 34,5 мг/л только применение фильтра с шунгитом, фильтра «Царевин Ключ» и АУ привело к снижению фенола до величины ПДК. Кремень и глауконитовый известняк в данном случае были неэффективны.

Эффективность шунгита, глауконитового известняка и АУ в высокоцветной воде при концентрациях фенола 1,5÷34,5 мг/л была одинаковой. Кремень уступал всем использованным ПМС и АУ.

Проведенные испытания ПМС при высоких концентрациях поллютантов доказывают принципиальную возможность использования их для очистки промышленных и бытовых сточных вод от тяжелых металлов (глауконит и кремень) и фенольных соединений (шунгит).

Токсикологическое исследование воды с помощью биотестирования на дафниях и микроводорослях хлорелла показало, что вода, содержащая ионы меди и фенол, оказывала токсическое действие на тест объект. В результате проведенной обработки воды на фильтрах с ПМС токсичность проб воды значительно снижалась во всех случаях. Только при исходной концентрации фенола в воде 1,5 мг/л вода после пропускания через фильтр с кремнем характеризовалась как «слаботоксичная». Во всех остальных случаях токсичность воды отсутствовала.

Шунгит проявлял специфическую активность в отношении частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый известняк, так и АУ (в 56, 36 и 31 раз соответственно).

Результаты проведенных санитарно-микробиологических исследований показали, что ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бактерий E.coli штамм К12, а также спор B.subtilis и C.perfringes. Все изученные ПМС и их комбинация в фильтре «Царевин ключ» эффективно удаляют из воды микробное загрязнение при исходной концентрации (1,2÷3,5)x103 кл/мл, не уступая по своему действию фильтру с АУ. При повышении концентрации до (3,1÷3,5)x104 кл/мл шунгит и глауконитовый известняк действовали эффективнее, чем кремень (на уровне АУ).

Использование фильтров с ПМС позволяет очистить поду от избыточного содержания ионов железа в изученном интервале концентраций от 0,5 до 40 мг/л. После пропускания через фильтры с ПМС концентрация железа во всех пробах воды снижается до величин допустимых СанПИН. В интервале концентраций от 0,5 до 5 мг/л эффективность всех ПМС одинакова и не отличается от таковой для АУ. При самой высокой изученной концентрации железа фильтр с шунгитом превосходит по эффективности АУ, кремень и глауконитовый известняк в 2 раза.

ПМС, представленные в фильтре «Царевин Ключ», обеспечивают не только глубокую очистку воды, но и коррекцию ее солевого состава (кондиционирование), что особенно актуально для регионов с маломинерализированной природной водой и искусственно получаемой питьевой воды, приготавливаемой на основе промышленного дистиллята.

Изучение биологического действия активированной кремнем воды на прорастание семян растений показало, что в результате предпосевной обработки значительно ускоряется процесс прорастания и повышается в 1,4÷1,7 раз процент всхожести семян. Активизация прорастания семян объясниется стимурирующим действием воды, настоянной на измельченном кремне, которая имеет сбалансированный макро и микрокомпонентный состав.

ПМС превосходят АУ по механической прочности, у них практически отсутствуют вещественные потери при регенерации, в то же время у АУ они составляют от 30 до 75%.

Цена 1 т шунгита составляет $250 за тонну, в то время, для АУ — $3000. Таким образом, устройства и технологии, использующие ПМС по меньшей мере на порядок дешевле, чем аналогичные с использованием АУ. При этом, как показали исследования, комплекс из углеродных, кремнистых и известняковых пород (шунгит, кремень и глауконитовый известняк) не уступает по эффективности АУ, а в отношении сорбции тяжелых металлов и удаления свободно-радикальных частиц превосходит его.

На основе использования комплекса ПМС могут быть разработаны установки

малой производительности 10÷20 л/сутки (для индивиду­ального пользования), средней — на 2000 л/сутки (для коллективов) и большой — до 20 м3/сутки для небольших водопроводных станций. Положительным моментом таких установок является возможность мно­гократной (до 50 циклов) регенерации в процессе эксплуатации.

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие выводы:

  1. Для очистки воды от ионов тяжелых металлов наиболее перспективными ПМС являются кремень и глауконитовый известняк. Их эффективность превосходит АУ и остается на высоком уровне при разных исходных параметрах обрабатываемой воды (низкая и высокая жесткость, цветность, обусловленная гуминовыми веществами).
  2. Все ПМС удаляют из воды фенол в концентрации до 50 ПДК. При более высоких концентрациях эффективность шунгита выше, чем кремня и глауконитового известняка при всех исследованных пара­метрах модельной воды.
  3. Шунгит проявляет специфическую активность в удалении из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый известняк, так и АУ (в 56, 36 и 31 раз соответственно).
  4. Изученные сорбенты очищают воду от избыточного содержания ионов железа в изученном интервале концентраций от 0,5 до 40 мг/л. При самой высокой концентрации железа фильтр с шунгитом превосходит по эффективности АУ, кремень и глауконитовый известняк в 2 раза.
  5. Природные сорбенты обладают выраженными сорбционными свойствами в отношении бактерий Е.соli штамм К12, спор B.subtilis и C.perfringes. Эффективность на уровне АУ в удалении клеток микроорганизмов из воды проявляют шунгит и глауконитовый известняк.
  6. Вода, обработанная ПМС улучшает свои биологические свойства за счет глубокой очистки от химических загрязнений, снижения токсичности, а также обогащения эссенциальными макро- и микроэлементами.
  7. Исследованные ПМС являются перспективными для использова­ния в системах и средствах улучшения качества воды как в комму­нальном водоснабжении, так и в интересах Вооруженных Сил.

Вышеизложенное позволяет заключить, что цели и задачи НИР выполнены в полном объеме.

Целесообразно продолжить исследования в направлении исполь­зования ПМС для разработки индивидуальных и коллективных средств очистки воды в полевых условиях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 1998 г. / Под ред. А.С. Баева, Н.Д. Cорокина. — СПб. — 1999. — 519 с.
  2. Горский В.Г. Химические загрязнения — опасность для будущего России // Химия в интересах устойчивого развития. — 2000. -Т.8, N 4. — С. 507-514.
  3. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 году. — М.: Гос. ком. РФ по охране окружающей среды. — 1997. — 24 с.
  4. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году».- М.: Гос. ком. РФ по охране окружающей среды. — 1998. — 22 с.
  5. Федеральная целевая комплексная научно-техническая программа «Экологическая безопасность России» (1993 — 1995 гг.) // Зе­леный мир. Спецвыпуск. — 1992. — С. 3÷14.
  6. Мельниченко П.И. Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия в вооруженных силах в свете реализации концеп­ции развития здравоохранения и медицинской науки в Российской федерации // Военно-медицинский журнал. — 1998. — № 8. -С. 5÷12.
  7. Онищенко Г.Г. .Гигиенические задачи в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения на современном этапе // Гигиена и санитария. — 1999. — № 1. — С. 3÷8.
  8. Демин А,П. Тенденция использования и охраны водных ресурсов в России // Водные ресурсы. — 2000. — Т. 27, № 6. — С.735 ÷754.
  9. Миклашевский Н.В., Королькова С.В., Кулагин А.А. Обеззаражи­вание и очистка воды при полевом водоснабжении войск // Мат. Всеармейской научной конференции «Военно-медицинские аспекты экологического обеспечения деятельности вооруженных сил РФ». — СПб.: ВМедА. — 1998. — С. 122.
  10. Тарасович Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. — Киев: Наукова думка, 1981. — 207 с.
  11. Дистанов У.Г., Михайлов А.С., Конюхова Т.П. Природные сорбенты СССР. — М.: Недра. — 1990. — 208 с.
  12. Везиров А.И. Гигиеническая оценка цеолитов закавказских мес­торождений, предлагаемых для совершенствования технологиче-сих схем обработки воды хозяйственно-питьевых водоисточни­ков / Автореф. дисс. … канд.мед. наук. — Баку. — 1985. -21 с.
  13. Тарасович Ю.И. Физико-химические свойства закарпатского клиноптилолита и его применение в качестве фильтрующего материала при очистке воды // Химия и технология воды. — 1981. — №1. — С. 66÷69.
  14. Феофанов Ю.А. Проблемы и задачи в сфере обеспечения населения питьевой водой // Вода и экология. — 1999. — № 1. — С. 4÷7.
  15. Косоруков А.А. Очистка радиактивно загрязненных вод с ис­пользованием природных и механоактивированных сапонитовых и гауконитовых глин // Химия и технология воды. — 1998. — Т. 20, № 3. — С. 289-295.
  16. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондициони­рования воды. — Киев: Наукова думка, 1980. — 559 с.
  17. Гребеньков С.В., Жолус Б.И., Довгуша В.В. и др. Военно-морская и радиационная гигиена. Т.1. — СПб.: ЛИО Редактор, 1998. — 910 С.
  18. Изучение возможности использования методов биотестирования в практике санитарно-гигиенического контроля за водоснабжением войск, шифр «Перегонка». Отчет о НИР / ВМедА; научн. рук. В.М.Осипов. — СПб., 1997.- 93 с.
  19. Оценка качества полевого водоснабжения с применением современной аналитической аппаратуры и экспресс-анализа, шифр «Норма». Отчет о НИР / ВМедА; научн. рук. В.М. Осипов.-СПб., 1998. 1998. — 123 с.
  20. Разработка методов комплексного исследования воды, продуктов питания и биосред организма в физиолого-гигиенических исследованиях, шифр «Комплекс-В». Отчет о НИР// ВМедА; научн. рук. В. А. Майдан. — СПб., 1999. — 127 с.
  21. Сороколетова Е.Ф., Майдан В.А., Андреев В.П. и др. Применение методов биотестирования в комплексных исследованиях // Морской медицинский журнал. — 1998. — № 2. — С. 7-11.
  22. Сороколетова Е.Ф., Рудакова А.В. Биологический способ ликвидации нефтяных загрязнений // Жизнь и безопасность. — 1999.- № 1-2. — С. 131÷135.
  23. Сороколетова Е.Ф., Майдан В.А., Андреев В.П. и др. Опыт ис­пользования биотеста с зелеными микроводорослями для определения качества вод // Водные ресурсы. — 2000. — Т. 27, № 3. -С. 371-376.
  24. Эколого-гигиеническая оценка методов комплексной очистки природных и сточных вод с использованием биопрепаратов на основе нефтеокисляющих микроорганизмов, шифр «Очистка». Отчет о НИР / ВМедА; научн. рук. В.А. Майдан. — СПб., 2000. -78 с.
  25. Государственный водный кадастр. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. — Л., Гос. ком. СССР по гидрометеорологии Министерства геологии СССР, 1991. — 135 с.
  26. Бек Р. Ю. Загрязнение природной среды соединениями тяжелых металлов из стоков гальванотехники и пути снижения наносимо­го ущерба // Журнал экологической химии. — 1993. — № 1. — С. 55÷58.
  27. Хромченко Я.Л. Эффективность химико-аналитических служб отрасли // Водоснабжение и санитарная техника. — 1993. — № 2. — С. 12÷18.
  28. Яковлев С.В. Научные исследования в области водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. — 1993. — № 5.- С. 10÷13.
  29. Ревич Б.А., Гурвич Е.Б. Региональные и локальные проблемы химического загрязнения окружающей среды и здоровья населения // Медицина труда и промышленная экология. — 1996. — № 9. — С. 23÷29.
  30. Кудерский Л.А. Естественные и техногенные водные экосистемы: проблемы их устойчивости // Региональная экология. — 1996. — № 3÷4. — С. 31÷36.
  31. Коротаева Л.Г,, Шлычкова В.В., Никаноров А.М., Фадеев В, В. Содержание хлорорганических пестицидов в поверхностных водах России // Водные ресурсы. — 1998. — Т.25, №1. — С. 50÷56.
  32. Фрумин Г.Т., Баркан Л.В. Комплексная оценка загрязненности вод Ладожского озера по гидрохимическим показателям // Вод­ные ресурсы. — 1997. — Т. 24, № 3. — С. 315÷319.
  33. Состояние окружающей среды Северо-Западного и Северного ре­гионов России / Под ред. А. К. Фролова. — СПб.: Наука, 1995.- 370 с.
  34. Экологическая обстановка в Ленинградской области в 1992 году (аналитический обзор) / Под редакцией Н.Д. Сорокина. — СПб., 1993. — 270 с.
  35. Экодинамика и экологический мониторинг Санкт-Петербургского региона в контексте глобальных изменений / Под ред. К.Я.Константинова и А.К.Фролова. — СПб.: Наука, 1996. — 442 с.
  36. Экологическое состояние водоемов и водотоков бассейна реки Невы / Под ред. А.Ф, Алимова, А.К. Фролова — СПб.: Научный центр РАН, 1996. — 225 с.
  37. Алекин 0.А. Основы гидрохимии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1970.- 444 с.
  38. Гродзенский В.Д., Хардикайнен М.А. Минеральное сырье. Прес­ные подземные воды. — М.: ЗАОТеоинформмарк», 1998.- 35 с.
  39. Язвин Л.е., Зекцер И.С. Ресурсы пресных подземных вод России (современное состояние, перспективы использования, задачи исследования) // Водные ресурсы. — 1996. — Т. 23, № 1. — С. 29÷36.
  40. Воронов А.Н., Кузьмицкая 0.В. Проблемы экологического состояния подземных вод Северо-запада России // Водные ресурсы. — 1996. — Т. 23, № 1. — С. 29÷36.
  41. Крушенко Г.Г., Сабирова Д.Р., Петров С.А., Талдыкин Ю.А. Проблема воды // Вода и экология. — 2000. — № 3. — С. 2÷8.
  42. Гончарук В.В., Якимова Т.И. Использование некондиционных подземных вод в питьевом водоснабжении // Химия и технология воды. — 1996. — Т. 18, № 5. — С. 495÷532.
  43. Николаев А.С. Проблемы рационального освоения, использования и охраны подземных вод Санкт-Петербургского региона и Ленин­градской области. — СПб.: Мониторинг, 1997. — 235 с.
  44. Воронов А.Н. Родники Санкт-Петербурга // Экохроника. — 1999. — № 2 (40). — С. 20÷22.
  45. Новиков М.Г. Основные тенденции в области улучшения качества очистки поверхностных вод // Вода и экология. — 1999.- № 1. — С. 12÷14.
  46. Семин Е.Г., Федоров С.В. Разработка и составление аппаратурно-технологической схемы локальных очистных сооружений // Мат. конф. «Акватерра». — СПб.- 1999. — С. 122÷123.
  47. Сергеев В.В., Якимова Н.И., Папурин Н.М. Применение углеродных сорбентов нового поколения для очистки питьевой и сточ­ной воды (промышленной и ливневой) // Вода и экология. -1999. — № 1. — С. 25÷28.
  48. Холодкевич С.В., Юшина Г.Г., Апостолова Е.С. Перспективные методы обезвреживания органических загрязнений воды // Жур­нал экологической химии. — 1996. — Т.5, № 2. — С. 75÷106.
  49. Федоров А.А. Диоксины как фундаментальный фактор техногенного загрязнения природы // Журнал экологической химии. 1993. — Т.2, № 3. — С. 169÷187.
  50. Драгинский В.Л. Озонирование при подготовке питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. — 1993. — № 2. — С. 5÷8.
  51. Журков В.С., Соколовский В.В., Можаева Т.Е. и др. Влияние хлорирования и озонирования на суммарную мутагенную актив­ность питьевой воды // Гигиена и санитария. — 1997. — № 1. — С. 11÷13.
  52. Dean R.T. Biochemistry and pathology of radical mediated protein oxidation // Biochem. J. — 1997. — V. 324.- Р. 1÷18.
  53. Сайчеко С.П., Никонов Б.И., Плотко Э.Г.и др. О канцерогенной опасности продуктов хлорирования высокоцветных питьевых вод // Гигиена и санитария. — 1997. — № 6 . — С. 62÷64.
  54. Можаева Т.Е. Вопросы изучения мутагенного действия факторов окружающей среды (обзор) // Гигиена и санитария. — 1996. — № 5. — С.38÷40.
  55. Новиков Ю.В., Тулакин А.В., Цыплакова Г.В. и др.Влияние продуктов коррозии и обрастания трубопроводов на качество пить­евой воды// Гигиена и санитария. — 1998.- № 2. — С. 8÷11.
  56. Гильденскольд Р.С., Новиков Ю.В., Винокур И.Л., Тлитман С.И. Современные проблемы гигиены города // Гигиена и санитария.-1993. — № 3. — С. 4÷7.
  57. Онищенко Г.Г. О санитарно-эпидемиологической обстановке в России // Гигиена и санитария. — 1997. — № 6. — С. 4÷12.
  58. Моль Ж. Подготовка питьевой воды в XXI веке // Водоснабжение и санитарная техника. — 1999. — № 11.- С. 2÷6.
  59. Руководство по контролю качества питьевой воды.- Т.1.: Реко­мендации. — Женева. — 1994. — 256 с.
  60. Гончарук В.В. Научные и прикладные аспекты подготовки пить­евой воды // Химия и технология воды. — 1992. — Т. 14, № 7.-С. 506÷525.
  61. Зенькевич В.Б., Лукин Й.Н., Жуков Ю.А. Обратноосмотические и ультрафильтрационные установки для очистки воды // Мат. конф, «Акватерра». — СПб. — 1999. — С. 56÷57.
  62. Иванов В.Г. Оценка некоторых параметров тонкослойных элементов с фильтрующими стенками // Мат. конф. «Акватерра». -СПб. — 1999. — С. 57÷59.
  63. Швецов В.Н. Вопросы обеспечения населения питьевой водой // Мат- конф. «Акватерра». — СПб. — 1999. — С. 164÷166.
  64. Силкин Е.М. Импульсные методы в технологиях водоподготовки и водоочистки// Мат. конф. «Акватерра». — СПб. — 1999. С. 123.
  65. Васильева Г.А- Опыт применения гранитной крошки на главной водопроводной станции г. Санкт-Петербурга // Вода и экология. — 2000. — №3.- С. 37.
  66. Новиков М.Г., Мельцер В.З. К вопросу выбора фильтрующего материала // Вода и экология. — 2000. — №2. — С. 21÷23.
  67. Тимошенко М.Н., Клименко Н.А. Применение активных углей в технологиях очистки воды и сточных вод // Химия и технология воды. — 1990. — Т. 12, № 8. — С. 25÷32.
  68. Бартл К. Некоторые аспекты обработки питьевой воды активированным углем // Мат. конф. «Акватерра». — СПб. — 1999. -С. 23÷24.
  69. Махорин К.Е. Активные угли и их примененние в водоподготовке // Химия и технология воды. — 1998. — Т. 20, № 1. — С. 52÷60.
  70. Антонюк Н.Г. Исследования возможности применения нового сорбента в водоподготовке // Химия и технология воды. — 1997. — № 6. — С. 617÷622.
  71. Гончарук В.В., Дешко И.И., Герасименко Н.Г. Коагуляция, флотация, флокуляция и фильтрование в технологии водоподготовки // Химия и технология воды. — 1998. — Т.20, №1. С. 19÷31.
  72. Клименко Н.А., Когановский А.И. Развитие исследований в области адсорбции и адсорбционной технологии // Химия и техно­логия воды. — 1998. — Т. 20, № 1. — С.32÷41.
  73. Тарасович Ю.И. Физико-химические основы применения природных и модифицированных сорбентов в процессах очистки воды // Хи­мия и технология воды- 1998. — Т. 20, № 1. С.42÷51.
  74. Поляков В.В., Полякова И.Г., Тарасович Ю.И. Очистка артезианской воды от ионов марганца и железа с использованием модифицированного клиноптилолита // Химия и технология воды- 1997. — Т. 19, № 5. С. 493÷505.
  75. Дистанов У.Г.,Конюхов Т.П. Минеральное сырье. Сорбенты при­родные. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1999. — 42 с.
  76. Кузнецов А.И. Адсорбенты, их получение, свойства и применение. — Л-: Наука, 1985. — 256 с.
  77. Сорбенты и их клиническое применение / Под ред. К. Джиордано — Киев: Выща школа, 1989. — 399 с.
  78. Шунгиты — новое углеродистое сырье / Под ред. В.А Соколова., Ю.К. Калинина, Е.Ф. Дюккиева .- Петрозаводск, 1984.- 181 с.
  79. Глебашев С.Г. Минеральное сырье. Шунгит. — М-: ЗАО «Геоин-форммарк», 1999. — 16 с.
  80. Минеральное сырье Карелии / Под ред. В.А.Соколов. — Петроза­водск. — 1977. — 201с.
  81. Жуков М.М., Славин В.И., Дунаева Н.Н. Основы геологии.- М.; Недра, 1971.-542с.
  82. Золотухин И.В. Фуллерит — новая форма углерода // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — №2. — С. 51÷56.
  83. Laura L., Dugan L.L., Turetski D.M. et al. Carboxyfullerens as neuroprotective agents // Proc. Natl. Acad. S ci. USA.- 1997.- V.94.- P. 9434÷9439.
  84. Barchtold A. Aharonov-Bocm oscilations in carbon nanotubes // Nature. — 1999. — V.397. — P. 673÷675.
  85. Геология шунгитоносных вулканогенно-осадочных образований протерозоя Карелии / Ред. В.А.Соколов. — Петрозаводск, 1982. — 208 с.
  86. Понькина Н.А., Дюккиев Е.Ф. Сорбционная активность шунгитов. / Минеральное сырье Карелии. — Петрозаводск. — 1977. — С. 147÷158.
  87. Дюккиев Е.Ф., Туполев А.Г. Каталитическое разложение перекиси водорода на шунгите / Шунгитовые породы Карелии. — Петро­заводск. — 1981.- С. 116÷122.
  88. Бельская Р.И-, Калинин Ю.К., Таборисская Е.А. и др. Катализатор для дегидрирования циклогексанола. А-с. 910178 (СССР) // Бюллетень изобретений. — 1982. — №9.
  89. Бельская Р.И., Калинин Ю.К., Ерофеев Б.В. и др. Катализатор для дегидратации вторичных спиртов. А.С. 993507 (СССР) // 73 Бюллетень изобретений. — 1983. — №10.
  90. Воронов Н.В., Скорик и.И. Об использовании углеродистых сорбентов на основе природных минеральных пород для очистки питьевых и сточных вод // Мат. конф. «Акватерра». — СПб. — 1999. С. 40.
  91. Горштейн А.Е., Барон Н-Ю., Пекки А.С. и др. Способ очистки промышленных сточных вод от органических примесей. А.С. 508488 (СССР). // Бюллетень изобретений. — 1976. — №12.
  92. Горштейн А.Е., Барон Н.Ю. Способ очистки промышленных сточ­ных вод от органических примесей. А.С. 814879 (СССР) // Бюллетень изобретений. — 1981.- №11.
  93. Понькина Н.А., Дюккиев Е.Ф., Пунка А.П. и др. Взаимодействие шунгита с парами воды и органических соединений / Шунгитовые породы Карелии. Петрозаводск. — 1981. С. 105÷116.
  94. Туполев А.Г. Взаимодействие шунгита с галогенами / Резуль­таты изучения геологии докембрия и внедрение их в народное хозяйство. — Петрозаводск. — 1982. — С. 49÷52.
  95. Гончаров Г.Н., Калинин А.И., Скоробогатов Г.А. Кинетика выщелачивания шунгита -IIIА водой при 20°С // Журнал общей хи­мии. 1994. — Т. 64, вып. 2. — С.203÷207.
  96. Горштейн А.Е., Барон Н.Ю., Сыркина М.Л. Адсорбционные свойс­тва шунгитов // Изв. вузов. Химия и химическая технология. — 1979. — Т. 22, № 6. -С. 711÷715.
  97. Горштейн А.Е., Барон Н.Ю., Сыркина М-Л. Искусственные сор­бенты на основе шунгитов и их адсорбционные свойства // Кол­лоидный журнал. — 1980. — Т. 13, вып.З. — С.542÷546.
  98. Бекренев А.В., Калинин А.И., Пяртман А.К., Холодкевич С.В. Кислотно-основные свойства шунгитов в Карелии //Журнал неорганической химии. — 1994. — Т. 39, №5. — С. 787÷789.
  99. Скоробогатов Г.А., Калинин А.И., Калинин Ю.К. Каталитическое окисление органических микропримесей в воде над мелкодиссперсным шунгитом-III при 20°С // Журнал органической химии. — 1995.- Т.31, вып. 6. С. 947÷951.
  100. Мейлахс А.Г., Скоробогатов Г-А., Новикайте Н.В. Химическое загрязнение водопроводной воды и поиск реагентов для ее очистки // Журнал экологической химии. — 2001.- № 10(3).-С. 198÷208.
  101. Строганова Л.И. Минеральное сырье. Кремнеземное сырье. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1997. — 18 с.
  102. Васильев Г.Н., Гончарук В.В. Природные силикаты: строение, свойства и реакционная способность. » Киев; Наукова думка, 1992. — 176 с.
  103. Корнилович Б.Ю. Структура и поверхностные свойства механохимически активированных силикатов и карбонатов. — Киев: Наукова думка, 1994. — 128 с.
  104. Чуйко А.А., Горлов Ю.И. Химия поверхности кремнезема: строение поверхности, активные центры, механизмы сорбции. — Киев: Наукова думка, 1991. — 345 с.
  105. Кремнистые породы СССР / Под. ред. У.Г. Дистанова. Казань. Татарское книжное изд., 1976. — 412 с.
  106. Дистанов У.Г. Минеральное сырье- Опал-кристобалитовые породы — М.; ЗАО»Геоинформмарк», 1998. — 27 с.
  107. Дистанов У.Г- Опал-кристобаллитовые породы / Прогнозирование и поиски месторождений горнотехнического сырья. — М.: Нед­ра, 1991. — С. 186÷200.
  108. Айлер Р. Химия кремнезема. — М.: Мир, 1982. — 1127 с.
  109. Минералогия и геохимия глауконита. / Под ред. И.В.Николаева. Новосибирск: Наука, 1981. — 109 с.
  110. Малярчиков А.Д. Кремень и человечество или кремень вновь обретает славу. М.: АНК «ИТМО им. А.В.Лыкова», 1998. — 352 с.
  111. Самсонов Я.П., Туринге А.П. Самоцветы СССР. М.: Недра, 1985. — 336 с.
  112. Олодовский П.П., Берестова И.П. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. I. ЯМР-спектрскопические исследования // Инженерно-физический журнал. — 1992. — Т. 62, № 6. — С. 853÷858.
  113. Олодовский П.П. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. II. ИК-спектрскопические исследования // Инженерно-физический журнал. 1992. — Т. 62. № 6. — С. 859÷865.
  114. Олодовский П.П. Об изменениях в структуре воды, возникающих в результате ее контакта с твердой фазой. III. Рентгеноструктурные исследования // Инженерно-физический журнал. -1992. — Т. 63, N 1. — С. 80÷86.
  115. Олодовский П.П. Теория эффекта изменения рН воды, возникаю­щего при ее контакте с поверхностью тонкодисперсных твердых тел (кремнем) // Инженерно-физический журнал. — 1995. — Т.60, № 2. — С. 276÷282.
  116. Олодовский П.П. Теоретические основы осаждения неорганичес­ких солей в воде под влиянием дисперсных твердых тел // Инженерно-физический журнал. — 1994. — Т. 67, № 5÷6. — С.437÷445.
  117. Зайцев О.С. Общая химия. Состояние веществ и химические ре­акции. — М.: Химия, 1990. — 352 с.
  118. Сементовский Ю.В. Минеральное сырье. Известняк. — М-: ЗАО «Геоинформмарк», 1999. — 18 с.
  119. Сементовский Ю.В., Бобрикова Е.В. Минеральное сырье. Доло­мит. — М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. — 24 с.
  120. Вода питьевая. Методы анализа. М.: Издательство стандартов. 1984. — 239 с.
  121. Новиков Ю.В., Ласточкина Н.О., Болдина 3.Н. Методы исследо­вания качества воды водоемов. — М.: Медицина, 1990. — 400 с.
  122. Головко А.И., Куценко С.А., Иваницкий Ю.Ю. и др. Экотоксикология / Под ред. А-И.Головко и С.А.Куценко. — СПб.: Изд-во НИИХ, 1999. — 124 с.
  123. Международный стандарт NSF 53-1994. Водоочистные устройства для питьевой воды — эффективность в отношении охраны здо­ровья. М.: НИИ стандартизации Госстандарта, 1996. — 24 с.
  124. Унифицированные санитарно-микробиологические методы исследования воды в странах членах СЭВ / Под ред. Ю.Г. Талаевой. — М. — 1988. — 257 с.
  125. Методы селекции продуцентов антибиотиков и ферментов / Под ред. И.А.Захарова -Л.; ЛГУ, 1978. — 159 с.
  126. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г.Звягинцева — М.; МГУ, 1991. — 304 с.
  127. Методические основы биотестирования и определения генетической опасности отходов, поступающих в окружающую среду. Методические указания. РД 64-085-89. — М.: Мин. мед. пром. СССР, 1990.- 43 с.
  128. Методическое руководство по биотестированию воды. РД-118-02-9. М.: Госкомприрода СССР, 1991. — 46 с.
  129. Методические рекомендации по применений методов биотестирования для оценки качества воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения. МР N ЦОС ПВ Р 005 — 95. — М.: Госстандарт РФ, 1995. — 51 с.
  130. Безуглова О.С. Удобрения и стимуляторы роста. Ростов-на-Дону; «Феникс», 2000. — 320 с.
  131. Биометрия / Под ред. М.М. Тимофеевой. «Л.: ЛГУ, 1982. — 264 с.
  132. Иваненко И.Б., Носова Е.Б., Никитина Т.Г. Содержание некоторых анионов и катионов тяжелых металлов в водопроводной воде Санкт-Петербурга // Экологическая химия. — 1997. — Т. 6, № 4. — С. 226÷229.
  133. Краткий определитель бактерий Берги / Под ред. Д.- М. Хоулта Мир, 1980. — 495с.
  134. Малышев В.В. Ультрафиолетовоке обеззараживание воды и воздуха. Справочное пособие. — СПб. — 2001.- 32 с.
  135. Рахманин Ю.А., Сидоренко Г.И., Михайлова Р.И. Методика изучения влияния химического состава питьевой воды на состояние здоровья населения // Гигиена и санитария. — 1998. — № 4. — С.14÷19.
  136. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчков Л.С. Микроэлементозы у человека. — М.: Медицина, 1991. — 496 с.
  137. Мудрый И.В. О влиянии минерального состава питьевой воды на здоровье населения // Гигиена и санитария. — 1999.- № 1. — С.15÷18.
  138. Чурина С.К., Янушкене Т.е., Есчанова Г.Т, Макаров В.Л. Дефицит магния в питьевой воде модулирует уровень артериального давления, распределение Са и Мg в тканях и компартментализацию мембранно-связанного кальция тромбоцитов нормотензивных крыс линии ИКУ // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 1999. — № 2. — С. 183÷185.
  139. Филиппова А.В. Научное обоснование и гигиеническая оценка природных минерализующих материалов, предназначенных для коррекции солевого состава питьевой опресненной воды / Авто-реф. дисс. канд.мед. наук. — М. — 1996. — 22 с.
  140. Сорока Н.Ф. Питание и здоровье. Минск: «Беларусь», 1994. -350 с.
  141. Halpen G., Van de Water J., Delabroise A. Et. Al. Comparative uptake of calcium from milk and a calcium-rich mineral water in lactose intolerant adults: implications for treatment of osteoporosis // Am. J. Prev. Med. — 1991. — Nov-Dec. — 6 (7).- P. 379÷383.
  142. Колесников М.П., Гинс В.К. Формы кремния в лекарственных растениях // Прикладная биохимия и микробиология». 2001. -Т. 37, № 5. — С. 616÷620.
  143. Liochev S., Fridovich I. Superoxide and iron partner in crime // IUBMB Life. — 1999. — Aug. 48/2. — Р. 157÷161.
  144. Fridovich I. Oxygen toxicity: a radical explanation // J. Exper. Biol. — V. 201 (8). — P. 1203÷1209.
  145. Новик Г.И., Астапович Н.И., Самарцев А.А. Влияние препаратов микроэлементов, полученных при обработке природного минерала кремня, на физиолого-биохимические особенности бифидобактерий // Прикладная биохимия и микробиология. — 2001. — Т. 37, № 3. — С..317 ÷ 325.
  146. Оникиенко С.Б, Земляной А.В., Смуров А.В. и др. Перспектив­ные направления в применении водоочистительных систем на основе природных минералов // Мат. Всеармейской научн. конфе­ренции «Военно-медицинские аспекты экологического обеспече­ния деятельности вооруженных сил РФ»,-СПб.: ВМедА, 1998.-С.88.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

на отчет по теме НИР № 4.00.101.п8

«Разработка научно-методических основ использования природных минеральных сорбентов (кремней) для улучшения качества питьевой воды, усиления ее биологического действия», шифр: «Кремень»

Научный руководитель — старший научный сотрудник кандидат медицинских наук майор медицинской службы Панов П.Б.

Ответственный исполнитель — старший научный сотрудник кандидат биологических наук Сороколетова Е.Ф

Настоящая НИР выполнена в НИО питания и водоснабжения в пе­риод с января 2000 г. по март 2002 г. в соответствии с директивой ГВМУ МО РФ N 161/7/4/3979 от 5.8.99 г.

Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффективности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.

  1. Оценка эффективности природных минеральных сорбентов в процессах очистки питьевой воды от химических и микробиологических загрязнений.
  2. Изучение токсико-гигиенических показателей воды, прошедшей очистку на природных минеральных сорбентах (ПМС).
  3. Изучение биологического действия воды, прошедшей очистку на ПМС.
  4. Оценка возможности применения ПМС для индивидуальной и коллективной доочистки питьевой воды.

В ходе выполнения НИР проведены комплексные исследования, включающие изучение распространения и уровней химического и микробиологического загрязнений природной воды, а также ее вторичного загрязнения в водопроводных сетях. Показано, что технология водоподготовки не справляется с задачей получения качественной питьевой воды. Из-за этого большая часть населения употребляет питьевую воду, не удовлетворяющую требованиям санитарных норм и правил.

В работе дана гигиеническая оценка эффективности имеющихся и перспективных средств и способов очистки хозяйственно-питьевой воды. Обобщен отечественный и зарубежный опыт применения в процессах водоочистки и водоподготовки ПМС как эффективных средств удаления загрязнений.

При проведении НИР современными биологическими и физико-химическими методами исследования (биотестрование, хемилюминесценция и др.) показано, что ПМС эффективно очищают воду от загрязнений.

Для очистки воды от ионов тяжелых металлов наиболее перспективными ПМС оказались кремень и глауконитовый известняк. Их эффективность превосходит активированный уголь (АУ) и шунгит.

Все изученные ПМС удаляют фенол из воды в концентрации до 50 ПДК. При более высоких концентрациях фенола эффективность шунгита выше, чем кремня и глауконитового известняка при всех параметрах модельной воды;

ПМС очищают воду от избыточного содержания ионов железа, причем шунгит по эффективности превосходит АУ, кремень и глауконитовый известняк в 2 раза.

ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бактерий Е.сoli штамм К12, спор B.subtilis и C.perfringes, снижая содержание микробных агентов не менее, чем в тысячу раз.

Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый извест­няк, так и АУ ( в 56, 36 и 31 раз, соответственно).

Вода, обработанная ПМС улучшает свое качество за счет глубокой очистки от химических загрязнений, снижения токсичности, а также повышает биологическую активность за счет обогащения эссенциальными макро- и микроэлементами.

Полученные результаты исследований статистически обработаны. Сделанные на основе анализа полученного экспериментального материала выводы обоснованы и сомнений не вызывают.

В целом можно заключить, что выполненная НИР соответствует утвержденному ТЗ и заказу на НИР. Проблемные вопросы, которым посвящена НИР, разработаны достаточно полно и в правильном направлении. Получены новые научные данные о влиянии параметров очищаемой воды на эффективность природных сорбентов в отношении неорганических и органических токсикантов.

Показано, что в результате обработки природными сорбентами вода не только очищается от ток­сикантов, но и становится более сбалансированной по своему соста­ву, что повышает ее биологическую ценность.

НИР выполнена на современном научном уровне, полученные в ходе ее выполнения результаты представляют практическую ценность для разработки индивидуальных и коллективных средств очистки воды на основе ПМС в интересах Вооруженных сил РФ.

 

ВЫПИСКА

из решения заседания проблемной комиссии № 8

протокол № 39 от » 8 » февраля 2002 г.

Заслушав и обсудив доклад научного руководителя НИР ВриД заместителя начальника НИО питания и водоснабжения кандидата медицинских наук старшего научного сотрудника Панова П.Б. о результатах выполнения научных исследований по теме НИР № 4.00.101.п8 «Разработка научно-методических основ использования природных минеральных сорбентов (кремней) для улучшения качества питьевой воды, усиления ее биологического действия», шифр: «Кремень», проблемная комиссия считает:

Задачи НИР, определенные ТЗ, рабочей программой и календарным планом выполнены полностью.

В ходе выполнения НИР проведены комплексные исследования, включающие изучение распространения и уровней загрязнений воды водоисточников, способов и средств очистки питьевой воды.

При проведении НИР современными биологическими и физико-химическими методами показано, что ПМС эффективно очищают воду от загрязнений. Для очистки воды от ионов тяжелых металлов наиболее перспективными ПМС оказались кремень и глауконитовый известняк. Их эффективность превосходит активированный уголь (АУ) и шунгит.

Все изученные ПМС удаляют фенол из воды в концентрации до 50 ПДК. При более высоких концентрациях фенола эффективность шунгита выше, чем кремня и глауконитового известняка при всех пара­метрах модельной воды.

ПМС очищают воду от избыточного содержания ионов железа, причем шунгит по эффективности превосходит АУ, кремень и глауко­нитовый известняк в 2 раза.

ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении бактерий Е.сoli штамм К12, спор B.subtilis и C.perfringes, снижая со­держание микробных агентов не менее, чем Фениксв тысячу раз.

Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый известняк, так и АУ (в 56, 36 и 31 раз соответственно).

 

Вода, обработанная ПМС улучшает свое качество за счет глубо­кой очистки от химических загрязнений, снижения токсичности, а также повышает биологическую активность за счет обогащения эссенциальными макро- и микроэлементами.

Технологии и очистные устройства, использующие ПМС не уступая, а в ряде случаев превосходя по эффективности АУ, на порядок дешевле по себестоимости. Россия располагает мощной сырьевой базой ПМС, что делает их использование перспективным в водоочистке.

Оформление отчета соответствует требованиям ГОСТ 7.32-91.

Председатель проблемной комиссии № 8: начальник кафедры общей и военной гигиены,доктор медицинских наук, профессор, полковник медицинской службы Ю.ЛИЗУНОВ

Секретарь проблемной комиссии № 8: Старший преподаватель кафедры общей и военной гигиены, доктор медицинских наук, полковник медицинской службы С.ЦУРИЕВ

Оставьте свой комментарий