Научные основы обеспечения гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

Научные основы обеспечения гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод

14.00.07 - гигиена

АЛИКБАЕВА Лилия Абдулняимовна

Санкт-Петербург

2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Научные консультанты:

заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Семенова Валентина Васильевна

академик РАМН, заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Русаков Николай Васильевич

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор Чащин Валерий Петрович

доктор медицинских наук, профессор Лизунов Юрий Владимирович

доктор медицинских наук, профессор Торопков Виктор Вадимович

Ведущее учреждение:

ГОУ ДПО «Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Защита состоится «____»___________2008 г. в «____» часов на заседании диссертационного совета Д 208.086.02 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (195067, Санкт-Петербург, Пискаревский пр., 47).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И.Мечникова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан «____»____________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор Воробьева Лидия Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

сточный сжигание очистной гигиенический

Актуальность проблемы. Современные города представляют собой сложнейшие социально-экономические и технические системы, с которыми сопряжено множество различных по своей природе факторов риска, способных нарушить не только нормальное функционирование города, но и оказать негативное воздействие на здоровье человека и среду обитания (Губернский Ю.Д. и соавт., 2002; Рахманин Ю.А. и соавт., 2002, 2005; Пинигин М.А. и соавт., 2004, 2006; Русаков Н.В. и соавт., 2005, 2006; Онищенко Г.Г., 2007).

Одной из наиболее значимых систем жизнеобеспечения города является водоотведение и очистка хозяйственно-бытовых, промышленных и поверхностных сточных вод, объем которых постоянно растет, особенно в городах-мегаполисах (Кармазинов Ф.В. и соавт., 2004; Храменков С.В. и соавт., 2006).

В Санкт-Петербурге действует общесплавная система водоотведения, в которую поступают сточные воды от населения, промышленных предприятий, объектов социального и культурного назначения, а также дождевые, талые и дренажные воды. Наличие комбинированной системы водоотведения обусловливает специфику состава и свойств общесплавных стоков и применения специальных технологических решений по их очистке (Пробирский М.Д., 2000).

Несмотря на то, что процессы очистки сточных вод, принятые во всем мире, аналогичны по основным технологическим показателям, способы утилизации образующихся осадков индивидуальны для каждой страны и каждого крупного города, что определяет разные подходы в оценке их гигиенической безопасности (Русаков Н.В., 1995; Латыпова В.З., 1999; Селивановская С.Ю., 2001).

Осадки от очистных сооружений Санкт-Петербурга содержат в значительном количестве тяжелые металлы, и это не позволяет использовать их в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Применение традиционного и широко распространенного метода размещения осадков на иловых площадках ограничено из-за высокого уровня стояния грунтовых вод, сложных климатических условий и отсутствия необходимых площадей для их размещения (Васильев Б.В., 2006).

Сложившаяся ситуация, а также неудачные попытки использования отечественных технологий термической сушки осадка заставили обратиться к опыту наиболее развитых стран мира. Самым эффективным методом было признано сжигание (инсинерация) осадков сточных вод в псевдоожиженном слое Pyrofluid (OTV). С 1997 года на Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга (ЦСА) функционирует единственный в России и СНГ цех по сжиганию осадка сточных вод. В конце 2007 года технология Pyrofluid внедрена на Северной станции аэрации (ССА) и на Юго-западных очистных сооружениях. Несмотря на десятилетний период эксплуатации цеха по сжиганию осадка, на ЦСА системных исследований по оценке гигиенической безопасности этих уникальных сооружений не проводилось.

Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о внимании ученых к технологии очистки сточных вод, прежде всего, с точки зрения их влияния на санитарный режим водоемов (Новиков Ю.В. и соавт., 2002; Красовский Г.Н., 2003; Жолдакова З.И., 2003; Воробьева Л.В. и соавт., 2003; Ромашов П.Г. и соавт., 2004; Семенова В.В. и соавт., 2004; Егорова Н.А. и соавт., 2006; Soerensen J., 1995; De Vnies W., 1998). В то же время, являясь важнейшим элементом защиты поверхностных вод от загрязнения, городские очистные сооружения могут представлять опасность для обслуживающего персонала, населения, проживающего в зоне их влияния, а также окружающей среды.

В литературе имеются единичные публикации, посвященные оценке условий труда на данных объектах (Позин С.Г. и соавт., 1989; Крутикова Н.Н., 1990; Фигуровский А.П. и соавт., 2005; Мозжухина Н.А., 2007). При этом практически отсутствуют работы по изучению влияния факторов риска производственной среды и трудового процесса на здоровье работающих. Нуждается в уточнении методика изучения заболеваемости работающих (Лучкевич В.С. и соавт., 2006; Поляков И.В. и соавт., 2007).

Городские сооружения по очистке сточных вод являются сложными, многокомпонентными, занимающими большую площадь источниками атмосферных выбросов. В работах В.Н. Масычева и А.О. Карелина (2000) сообщается об источниках и ведущих компонентах выбросов станций аэрации г. Санкт-Петербурга. Однако эти исследования не касались цеха сжигания осадка, эффективности очистки дымовых газов, эмиссии диоксинов, шумового загрязнения, прогнозных оценок изменения качества атмосферного воздуха в связи со строительством и вводом в эксплуатацию цеха по сжиганию осадка на Северной станции аэрации.

Очистка сточных вод практически на всех этапах сопровождается образованием отходов производства и потребления (Русаков Н.В., 2005), которые нуждаются в токсикологической оценке для определения их безопасности в условиях производства и выбора оптимальных направлений утилизации. Однако эти вопросы не нашли достаточного отражения в гигиенической литературе. До конца не решен вопрос утилизации золы. Использование ее для приготовления почво-грунтов сдерживается из-за отсутствия установленной безопасной дозы (Васильев Б.В., 2006).

В процессе эксплуатации городские очистные сооружения потребляют определенное количество чистой воды, а также сбрасывают в водные объекты очищенные, условно чистые или неочищенные сточные воды (Гриднева М.А., 2004). В связи с этим становится очевидной необходимость гигиенической оценки очистных сооружений как источников загрязнения водных объектов, определения вклада цеха по сжиганию осадка в систему водопользования очистных сооружений, влияния на нормирование предельно допустимого сброса в водоем-приемник сточных вод.

Актуальной для Санкт-Петербурга остается проблема совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне (Лопатин С.А. и соавт., 2005; Ахметзянов И.М. и соавт., 2006).

Перечисленный круг малоизученных и нерешенных вопросов, отсутствие научно-методических подходов к оценке гигиенической безопасности эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод определили актуальность настоящей работы.

Необходимость таких исследований связана еще и с тем, что в ближайшее время применяемые способы захоронения осадков, вывоз их на полигоны и даже сельскохозяйственное использование не будет допускаться законодательством Европейского Союза (ЕС). Данное обстоятельство имеет большое значение для государств, в т.ч. России, которые в ближайшее время намерены присоединиться к ЕС (Паенк Т., 2003).

Диссертация является фрагментом Федеральной научно-исследо-вательской программы «Разработка системы мер по обеспечению гигиенической безопасности» (Договор №006/084/005 от 2000 г.) и выполнялась в рамках тем СПбГМА им. И.И. Мечникова: «Разработка региональных основ и принципов безопасности среды обитания и здоровья населения» (№ государственной регистрации НИР 0120012944); «Разработка региональных показателей качества воды и приоритетных профилактических мероприятий по оптимизации хозяйственно-питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга и Ленинградской области» (№ государственной регистрации НИР 01960011530) и НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Е. Сысина РАМН по теме: «Эколого-гигиеническая оценка почвы и отходов».

Цель исследования - разработка научных основ, методических подходов и практических рекомендаций по обеспечению гигиенической безопасности городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод (на модели Центральной и Северной станций аэрации Санкт-Петербурга).

Для реализации цели исследования были сформулированы и решались следующие основные задачи:

- разработать, обосновать и апробировать на региональном уровне методические подходы и программу системного изучения факторов риска, их влияния на здоровье работающих и окружающую среду при эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод;

- дать сравнительную гигиеническую оценку технологии очистки сточных вод и утилизации осадка на Центральной (ЦСА) и Северной (ССА) станциях аэрации; оценить условия труда на рабочих местах основных цехов ЦСА и ССА;

- изучить заболеваемость работающих на очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»; показать целесообразность использования в гигиенических исследованиях данных систем обязательного и добровольного медицинского страхования для объективной оценки заболеваемости по обращаемости;

- дать комплексную эколого-гигиеническую оценку ЦСА и ССА как источников образования отходов производства и потребления; изучить токсичность и опасность отходов; обосновать безопасные условия утилизации золы - основного отхода цеха сжигания осадка сточных вод;

- представить гигиеническую характеристику ЦСА и ССА как источников загрязнения атмосферного воздуха; оценить эффективность применяемых способов очистки дымовых газов, в том числе по эмиссии диоксинов;

- дать гигиеническую оценку ЦСА и ССА как источников загрязнения водных объектов; обосновать предложения по совершенствованию нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне;

- разработать систему мероприятий по обеспечению гигиенической безопасности эксплуатации сооружений по очистке сточных вод с технологией сжигания осадка для здоровья человека и среды обитания.

Научная новизна. Настоящая работа является первым в Российской Федерации системным исследованием, посвященным гигиенической оценке безопасности городских очистных сооружений, использующих передовую технологию обращения с осадками сточных вод - сжигание в псевдоожиженном слое Pyrofluid. На примере Центральной и Северной станций аэрации Санкт-Петербурга впервые показано, что эксплуатация сооружений подобного типа связана с формированием специфических факторов риска, как для здоровья обслуживающего персонала, так и окружающей среды.

На большинстве рабочих мест условия труда классифицированы как вредные, второй и третьей степени. Впервые для изучения заболеваемости работающих наряду с ЗВУТ использованы данные обязательного (ОМС) и добровольного (ДМС) медицинского страхования. Выявлено однонаправленное изменение показателей ЗВУТ и данных ОМС и ДМС, что объективно свидетельствует о неблагоприятном влиянии условий труда на здоровье работающих.

Существенно детализированы источники образования отходов производства и потребления. Установлено, что отходы, образующиеся на основных этапах очистки сточных вод и сжигания осадка, относятся к 3 и 4 классу токсичности. Впервые представлена комплексная эколого-гигиеническая и токсикологическая характеристика золы от сжигания осадка сточных вод. Показано, что данный отход относится к третьему классу опасности для здоровья человека и к четвертому классу - для окружающей природной среды. В результате проведенных исследований установлена безопасная доза золы (240 г/кг) для приготовления почво-грунтов и даны рекомендации по ее безопасному использованию в дорожном строительстве.

Показано, что внедрение технологии сжигания осадка сточных вод приводит к увеличению числа организованных источников выбросов и эмиссии дымовых газов в атмосферу. На основании анализа качественного и количественного состава выбросов, оценки эффективности их очистки и зонального распределения в приземном слое атмосферы обоснован перечень приоритетных компонентов для организации мониторинговых наблюдений.

Исследования позволили установить, что технология сжигания осадка не влияет на эффективность очистки сточных вод, не изменяет существенно водопотребление и водоотведение очистных сооружений и не требует корректировки установленных для предприятия предельно допустимых сбросов вредных веществ в водоем-приемник.

Показана необходимость совершенствования нормативно-правового обеспечения в области водоотведения и очистки сточных вод на региональном уровне. При этом в качестве модели законотворческой деятельности рекомендовано использовать Санкт-Петербург, т.к. в этом мегаполисе сочетаются проблемы крупных городов, региональные особенности и наличие современного научного, промышленного и правового потенциала.

Обоснованы основные принципы приоритетных решений и общей стратегии по оптимизации условий труда и охраны окружающей среды в районах размещения сооружений по очистке городских сточных вод с технологией сжигания осадка.

Теоретическая значимость работы состоит в выявлении ранее не изученных закономерностей формирования факторов риска производственной и окружающей среды, их влияния на здоровье работающих при эксплуатации цехов по сжиганию осадка сточных вод. Дано теоретическое обоснование необходимости развития нового научного направления - «Охрана окружающей среды, здоровья работающих и населения при эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод».

Практическая значимость. На основании результатов комплексных многоплановых исследований разработаны рекомендации по обеспечению гигиенической безопасности сооружений по очистке городских сточных вод, использующих современную технологию сжигания ОСВ, включающие: систему оперативного контроля за качеством окружающей среды, условиями труда и здоровьем работающих; перечень наиболее информативных и приоритетных показателей оценки качества воздуха рабочей зоны, атмосферного воздуха, водных объектов, почвы, отходов производства и потребления; программу производственного контроля и социально-гигиенического мониторинга; рекомендации по медицинскому обслуживанию рабочих канализационных очистных сооружений.

Материалы исследования использованы при создании нормативных и методических документов различного уровня внедрения.

Федеральный уровень:

- СП 2.1.7.1386-03 «Определение класса опасности токсичных отходов производства и потребления»;

- СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления»;

- «Использование ультрафиолетового излучения в практике обеззараживания воды». Пособие для врачей. (СПб., 2006);

- «Эпидемиология, диагностика и профилактика ротовирусных инфекций». Методические указания. (СПб., 2007);

- «Медицинская статистика в амбулаторно-поликлинических учреждениях промышленных предприятий». Учебное пособие. (СПб., 2008);

- «Гигиенические аспекты эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод». Учебное пособие. (СПб., 2008).

Региональный уровень:

- Проекты законов Санкт-Петербурга «О питьевом водоснабжении» (2005); «О водоотведении» (2005); «О зонах санитарной охраны водоемов» (2005);

- «Гигиена питьевого водоснабжения». Учебно-методическое руководство. (СПбГМА, 2005 г.);

- Технические условия: ТУ №039200-001-43462018-2007; ТУ №039200-001-50930750-2007 «Почво-грунты рекультивационные» и ТУ №039200-001-73398826-2007 «Почво-грунт планировочный».

Результаты исследований и разработанные нормативно-методические документы внедрены в деятельность: ТУ «Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по г. Санкт-Петербург», ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологи в г. Санкт-Петербург»; ФГУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья»; НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера; ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»; ЗАО «Гипробум-инжиниринг».

Ряд положений теоретического и прикладного значения используются в курсе лекций по гигиене производственной и окружающей среды для студентов и слушателей факультета усовершенствования врачей СПбГМА им. И.И. Мечникова и Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования.

Внедрение результатов работы в практику подтверждено актами и справками о внедрении.

Апробация диссертации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:

- конференциях с международным участием: «Почва, отходы производства и потребления: проблемы охраны и контроля» (Пенза, 1998, 1999); «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2000); «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2000); «Актуальные проблемы медицины труда» (Донецк, Украина, 2006); «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2006); «Вода: экология и технология» «Экватек-2006» (Москва, 2006); «Окружающая среда и здоровье населения» (Пенза, 2006); «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2006); «Здоровье и безопасность жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути их решения» (Уфа, 2006); «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, 2006); «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006); «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2007); «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность» (Пенза, 2007); «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2007).

- Всероссийских конференциях: «Актуальные проблемы медицинской экологии» (Орел, 1998); 2-й съезд токсикологов России (Москва, 2003); «Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза, 2006); II съезд военных врачей медико-профи-лактического профиля Вооруженных Сил Российской Федерации (Санкт-Петербург, 2006), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007).

- Пленумах Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН: «Экология человека, гигиена и медицина окружающей среды на рубеже веков: состояние и перспективы» (Москва, 2006); «Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения» (Москва, 2006).

- Слушаниях Законодательного собрания Санкт-Петербурга по вопросу «Состояние и перспективы совершенствования правового поля, связанного с санитарной охраной реки Невы, как основного источника водоснабжения Санкт-Петербурга» (2005, 2006, 2007).

Личный вклад. Личное участие автора в получении результатов состоит в определении научного направления, планировании, организации и проведении исследований по всем разделам диссертационной работы, формировании цели и задач, определении объемов и методов исследований, анализе, обобщении и обсуждении полученных результатов, их внедрении в научную и практическую деятельность учреждений. Доля участия автора в получении и накоплении данных составляет 75-80%, в обработке и анализе материалов - 100%.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 50 научных работах, в т.ч. 12 - в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Положения, выносимые на защиту:

1. Программа системных исследований по оценке гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод должна включать: оценку технологического процесса и условий труда; изучение заболеваемости работающих; характеристику сооружений как источников образования отходов производства и потребления, источников загрязнения атмосферного воздуха населенных мест и воды водоисточников; совершенствование нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне; обоснование основных направлений профилактических мероприятий.

2. Современные технологии очистки городских сточных вод формируют специфические профессионально-производственные факторы риска для обслуживающего персонала. Показатели посещаемости работающими ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» медицинских учреждений по программам обязательного и добровольного медицинского страхования наряду с данными заболеваемости с временной утратой трудоспособности свидетельствуют о значительном превышении заболеваемости работающих Левобережного филиала по сравнению с Правобережным филиалом.

3. Воздействие городских очистных сооружений на окружающую среду является многофакторным, с приоритетами по загрязнению атмосферного воздуха и образованию отходов производства и потребления. Технология сжигания ОСВ практически не изменяет поступление в атмосферный воздух химических веществ с открытых очистных сооружений. При этом существенно возрастает эмиссия дымовых газов, что предъявляет повышенные требования к эффективности их очистки. Система очистки вентиляционного воздуха, высокотемпературный нагрев, многоступенчатая газо- и пылеочистка дымовых газов с выбросами через высокие трубы существенно снижают вероятность загрязнения приземного слоя атмосферы.

4. Использование технологии сжигания осадков сточных вод следует рассматривать в качестве одного из основных альтернативных и управляемых способов обращения с отходами производства в городах-мегаполисах. При вводе в действие цеха по сжиганию осадка: сокращаются выбросы в атмосферу за счет ликвидации иловых карт, полигонов для складирования ОСВ и снижения удельных выбросов загрязняющих веществ; уменьшается опасность загрязнения подземных вод; исключается изъятие ценных в аграрном и рекреационном отношении пригородных земель. Образующийся в процессе сжигания новый отход - зола, может быть утилизирован в дорожном строительстве и при приготовлении почво-грунтов.

5. Внедрение технологии сжигания осадка, несмотря на существенные изменения оборудования и некоторых материальных потоков в основной технологической схеме очистки сточных вод, не приводит к сокращению сброса в водоемы-приемники загрязняющих веществ. Для повышения эффективности очистки сточных вод необходимо вносить усовершенствования в технологию механической и, в особенности, биологической очистки. Разработаны принципы совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне.

6. Сформулировано новое научное направление в гигиене - «Охрана окружающей среды, здоровья работающих и населения при эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод». Развитие данного направления позволит решать возникающие гигиенические, экологические и технические вопросы при проектировании, строительстве и эксплуатации новых цехов сжигания осадка сточных вод.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 396 страницах машинописного текста, иллюстрирована 81 таблицей и 31 рисунком. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания методов и объема исследований, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения. Библиографический указатель литературы включает 402 источника, в т.ч. 271 отечественных и 131 иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЕЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследований выбраны крупнейшие в Санкт-Петербурге и одни из наиболее крупных в России Центральная станция аэрации (ЦСА) и Северная станция аэрации (ССА), а также полигоны и иловые площадки. Производительность ЦСА - 1,5 млн. м³ стоков в сутки; ССА - 650 тыс. м³ в сутки. На станциях аэрации проводится механическая и биологическая очистка по принципиально сходной схеме. При этом система обращения с образующимися осадками сточных вод разная. На ЦСА с 1997 года (10 лет) функционирует единственный в России и СНГ цех по сжиганию осадка сточных вод. На ССА образующийся осадок вывозится на полигоны для складирования. На момент проведения исследования ЗАО «Гипробум-инжиниринг» разработан проект «Система обработки и сжигания осадка» для внедрения на ССА. Эти материалы использовались нами для прогноза санитарной ситуации в связи со строительством цеха по сжиганию ОСВ.

Комплексный характер запланированной диссертационной работы потребовал создания специальной программы, структурно-логическая схема, которой представлена на рис. 1.

Гигиеническая оценка условий труда и трудового процесса предусматривала изучение системы водоотведения и очистки сточных вод в Санкт-Петербурге, сравнительную оценку технологического процесса на Центральной и Северной станциях аэрации, комплексную гигиеническую оценку условий труда с определением основных неблагоприятных производственных факторов и выявлением источников их формирования. Исследование факторов производственной среды включало определение параметров микроклимата, уровней производственного шума, общей вибрации, искусственной освещенности, электромагнитного поля, электростатического потенциала, яркости, химических веществ, пыли, биологического фактора, а также тяжести и напряженности трудового процесса) В сборе первичного материала принимали участие к.м.н. А.П. Фигуровский, к.м.н. Н.А. Мозжухина, к.м.н. Н.Н. Крутикова.⁾. Перечень определяемых параметров зависел от рабочего места.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Структурно-логическая схема исследований

Оценку микроклимата проводили в холодный и теплый периоды года на рабочих местах постоянного и временного пребывания работающих. При этом были использованы общепринятые подходы (ГОСТ 12.1005-88, СанПиН 2.2.4.548-96).

Учитывая использование в технологическом процессе на ЦСА и ССА оборудования (центрифуги, центрипрессы, насосное оборудование и др.), генерирующего шум, были предприняты исследования по его оценке, которая проводилась в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89, ГОСТ 12.1.050-86, СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Результаты измерения общей вибрации на рабочих местах сопоставляли с нормами СН № 2.2.4/2.1.8.566-96.

Оценку освещения на рабочих местах проводили без предварительной подготовки осветительных приборов в темное время суток. При этом использовали нормативную документацию: СНиП 23-05-95, ГОСТ 24940-96, МУ 2.2.4.706-98.

Измерение электромагнитных полей и электростатического потенциала экрана мониторов ПЭВМ на рабочем месте диспетчера выполняли в соответствии с СанПиН 2.2.4.542-96, ГОСТ Р 50949-96, МУК 4.3.007-98.

Концентрации химических и взвешенных веществ определяли общепринятыми методами (Перегуд Е.А., Гернет Е.В., 1973). Наряду с собственными данными использовали результаты производственного контроля, осуществляемого лабораториями ЦСА и ССА, которые сравнили с соответствующими предельно допустимыми концентрациями по ГН 2.2.5.1313-03.

При общесплавной системе водоотведения важное санитарно-эпидемио-логическое значение имеет биологический фактор. В связи с этим, проведено определение видов и количества патогенных, условно-патогенных микроорганизмов в соответствии с МУ 4.2.734-99^***) Микробиологические исследования выполнены на кафедре микробиологии СПбГМА им. И.И. Мечникова (к.м.н. О.Д. Васильев) и НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера (д.м.н. В.В. Малышев).^*).

Оценку тяжести и напряженности трудовых процессов работающих осуществляли в соответствии с Р 2.2.2006-05.

С целью углубленного анализа влияния условий труда на заболеваемость работающих были сформированы 3 однородные по профессиональному составу группы сравнения^****) Оценка заболеваемости работающих ЦСА и ССА проводилась совместно с сотрудниками «Медицинского центра» ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» к.м.н. В.М. Зайцевым, А.И. Гладковым и А.Л. Двояковским.^**).

В первую группу вошли операторы, технологи и начальники служб отделов (168 человек Левобережный водоканал (ЦСА), 138 - Правобережный водоканал (ССА)). Вторую группу составили машинисты, механики и мастера (266 человек - Левобережный водоканал, 222 - Правобережный водоканал). В третью группу были включены слесари ремонтники и слесари аварийно-ремонтных работ (207 человек - Левобережный водоканал, 170 - Правобережный водоканал). Общая численность работающих для изучения заболеваемости составила 1171 человек: 641 человек - Левобережный водоканал, 530 человек - Правобережный водоканал.

В нашем исследовании рассматривались показатели ЗВУТ по данным единой базы учета временной нетрудоспособности ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и посещаемость медицинских учреждений в условиях одинаковой доступности ОМС и ДМС, по программам, реализованным в единой для предприятия страховой компании РОСМЕД. Для оценки статистической значимости влияния производственных факторов на распределение результирующих показателей заболеваемости с ВУТ и посещаемости по ОМС и ДМС использовали двухфакторный метод обработки бесповторных данных.

Оценку сооружений по очистке сточных вод как источников образования отходов производства и потребления проводили на основании анализа данных формы государственной годовой статистической отчетности 2-ТП (отходы) за 2004 и 2005 гг. Наряду с этим были использованы материалы ЗАО «Гипробум-инжиниринг» «Система обработки и сжигания осадка» (2005 г.); результаты инструментальных измерений концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах в атмосферу (2005 г.); проект «Охрана окружающей среды» (2006), а также данные собственных исследований.

Прогнозирование токсичности и опасности образующихся отходов осуществляли путем анализа химических веществ, которые могут встречаться в общесплавном стоке и определяют токсичность и опасность осадков, образующихся в результате очистки сточных вод. При этом использовали материалы, полученные в лабораториях ЦСА и ССА, а также лаборатории ГУП «Центр исследования и контроля качества воды» за 2001-2006 гг., с применением современных высокочувствительных приборов: масс-спектрометра, атомно-абсорбцион-ного спектрофотометра, хроматографического оборудования.

Для проверки прогнозных оценок проведены эксперименты на лабораторных животных (белые беспородные крысы массой 180-200 г - 150 особей и мыши массой 18-20 г - 250 особей). Исследованию были подвергнуты: сточные воды, подводимые к решеткам; осадки от песколовок; плавающие вещества; сырой осадок из отстойников; активный ил; уплотненные и обезвоженные осадки; дымовые газы; дымовые отходы; зола. Из перечисленных отходов наиболее детально изучена зола, поскольку она является новым видом отхода при внедрении технологии Pyrofluid. При этом использованы общепринятые методические подходы, изложенные в «Методических рекомендациях по обоснованию ПДК химических веществ в почве» (М., 1982), Руководстве «Гигиеническое нормирование химических веществ в почве» (Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И., 1986), СП 2.1.7.1386-03 (М, 2003).

Определение содержания тяжелых металлов в золе Центральной станции аэрации выполнено в аккредитованной лаборатории «Центр санитарно-эпидемиологических заключений» в соответствии с: ГОСТ 26483-85; ПНД Ф 16.1:2.21-98; НД 522.18.191-89; ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02; МУК 4.1.007-94; ПНД Ф 16.1:2.2:3.17-98.

Наиболее полную информацию о составе и токсичности промышленного отхода дает его экстракция при использовании трех видов экстрагирующих растворов. В соответствии с принятым в гигиене принципом наихудших условий (максимального риска, максимальной нагрузки) оценивали близкие к равновесным, то есть максимально возможные, концентрации токсичных веществ, поступающих в модельные среды. Исследования проводили при объемном соотношении фаз «зола/экстрагент» 1:10. Для оценки водно-миграционной опасности золы использовали суммарный показатель загрязнения водной (СПЗ_в), кислотной (СПЗ_к) и ацетатно-аммонийной (СПЗ_б) вытяжек, которые характеризуют возможное опосредованное влияние золы на условия жизни и здоровье человека в результате миграции ее компонентов в грунтовые и поверхностные воды. Исследование воздушно-миграционной опасности золы проводили путем расчета максимально возможной концентрации ртути, которую сравнивали с ПДК_с.с. в атмосферном воздухе.

Токсикологическую оценку золы осуществляли по расширенной схеме на самцах белых беспородных крыс и мышей в соответствии с МУ № 2163-80.

Параметры острой токсичности золы определяли при введении в желудок животным водной вытяжки из золы (в соотношении 1:2; рН 6-7), которая настаивалась в течение 4 дней при комнатной температуре, в соответствии с МУ МЗ № 2163-80 (1980) и МР МЗ РФ № 01-19/64-17. Раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки изучали по МУ МЗ СССР № 196-80, кожно-резорбтивное - по МУ МЗ СССР № 2102-79; аллергенное - по МУ МЗ РФ 1.1.578-96; цитотоксические свойства по МР МЗ № 2673-83.

Биотестирование золы осуществляли на ветвистоусых рачках Daphnia magna Straus в соответствии с РД 64-085-89. Тестированию подвергались водный экстракт золы и разведения в 10, 100 и более раз.

При использовании золы в качестве компонента почво-грунтов, как одного из вариантов ее утилизации, возможно опосредованное воздействие отхода на организм человека по пищевым цепям. Оценку влияния золы на биологическую активность почвы проводили методом биотестирования на Azotobacter chroococcum (модификация метода Н.А. Красильникова, 1966); окислительно-восстановительный потенциал почвы определяли модифицированным методом по Е.В. Аринушкиной (Русаков Н.В., Рахманин Ю.А., 2004).

Фитотестирование, один из биологических методов оценки опасности отходов. Субстратом для проращивания семян служил водный экстракт золы, моделирующий поступление водорастворимых форм химических веществ, входящих в ее состав, в окружающую среду и биологические объекты. Соотношение фаз «зола/экстрагент» составляло 1:10. Эксперимент ставился в агравированных условиях прямого контакта семян с водным экстрактом и его разведениями (R) в диапазоне от 1 (нативный экстракт) до 100000 раз.

Изучение длительного воздействия золы на рост и развитие тест-растений проводили в вегетационном опыте при их проращивании. Овес выращивали на дерново-подзолистой почве с внесением золы в дозе 120, 240 и 480 г/кг почвы. По окончании эксперимента определяли показатели угнетения биомассы надземной и корневой части, в процентах по отношению к контрольным растениям. Параллельно учитывали транслокацию Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, Cr, As, Ni в растения. Исследования выполнены в аккредитованной лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Московском, Фрунзенском, Пушкинском, Колпинском районах и городе Павловске».

Класс опасности золы определяли в соответствии с СП 2.1.7.1386-03 и «Критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей среды» (2001).

Программа исследований по оценке городских очистных сооружений как источников загрязнения атмосферного воздуха включала: выявление источников выбросов в атмосферный воздух, характеристику их качественного и количественного состава; изучение зонального распределения химических веществ в приземном слое атмосферы (расчетные и натурные исследования); оценку эффективности очистки дымовых газов, в том числе по эмиссии диоксинов; оценку шумового фактора при эксплуатации очистных сооружений; обоснование размеров санитарно-защитной зоны (СЗЗ).

При выполнении работы использовали: действующий проект нормативов предельно допустимых выбросов (2002 г.); рабочий проект «Система обработки и сжигания осадка» (2005 г.); результаты инструментальных измерений концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах, на границе CЗЗ, селитебной территории; проект «Охрана окружающей среды» (2006) для Северной станции аэрации, а также собственные исследования. Проанализированы производственные инструкции, паспорта очистных установок - 32; проект предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, материалы инвентаризации 161 источника выбросов за период 1997-2002 гг. с учетом 49 загрязняющих веществ, расчеты рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха, проведенные с использованием программы УПРЗА «Эколог» на основе ОНД-89 (версия 3.0). Для более полного пространственного представления о вкладе источников выбросов в загрязнение воздушной среды обобщены и проанализированы данные натурных динамических наблюдений за содержанием в атмосферном воздухе специфических для очистных сооружений веществ (сероводород и метантиол), выполненные ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. Санкт-Петербурге» и лабораторией ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Учитывая неоднозначность взгляда специалистов на процессы сжигания отходов в плане образования диоксинов, были изучены данные литературы по эмиссии диоксинов при сжигании осадков сточных вод и твердых бытовых отходов, а также результаты определения диоксинов на выходе из печи, на территории промплощадки и на границе СЗЗ (500 м), полученные ГУНПО «Тайфун» (2004). Результаты натурных исследований оценивали по ГН 2.1.6.1338-03 и ГН 2.1.6.1339-03.

Работа городских очистных сооружений сопровождается не только выбросами в атмосферу вредных веществ, но и шумовым воздействием. Определение уровней шума расчетным способом выполнено с использованием программного комплекса «Шум» v. 4.03 (ЗАО НПП «Логус»). Для оценки фактических уровней внешнего шума были проведены измерения в 20 точках по периметру промплощадки ССА и на различных расстояниях от ее границы. Результаты сравнивали с СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Гигиеническую оценку городских очистных сооружений как источников загрязнения водных объектов проводили на основании изучения водопотребления и водоотведения, эффективности очистки сточных вод, санитарного состояния Невской губы - приемника сточных вод, а также влияния цеха сжигания ОСВ на поверхностные водоемы. Водопотребление и водоотведение оценивали в соответствии с формой госстатотчетности 2-ТП (водхоз) за 2004 г. Для характеристики воды Невской губы были использованы расчетные фоновые концентрации загрязняющих веществ, полученные специалистами Северо-Западного УГМС за период 2001-2003 гг. Сведения о концентрациях взвешенных веществ, ХПК, азота общего, железа общего, алюминия, ртути получены по данным наблюдений ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».

Таблица 1

Общий объем проведенных исследований

Виды исследования	Объем исследований, единиц информации
Санитарно-химические
воздух рабочей зоны	1275
атмосферный воздух	1384
отходы	230
сточные воды	210
растения	11
модельные среды	72
Физические
воздух рабочей зоны	647
атмосферный воздух	60
Микробиологические
воздух рабочей зоны	600
рабочие поверхности	42
почва	9
Эколого-токсикологические
эксперименты на теплокровных животных	150 крыс, 250 мышей, 16 серий, 540 ед. инф.
эксперименты на гидробионтах	4 серии 4 ед. инф.
эксперименты на растениях	22 серии, 41 ед.инф.
Эпидемиологические
изучение заболеваемости рабочих	1171 человек, более 12 тыс. ед. инф.
Математико-статистические
(корреляционно-регрессионный анализ и графические методы, методы параметрической и непараметрической статистики)	более 17 тыс. ед. инф.

Оценку воздействия проектируемого цеха на состояние поверхностных вод проводили на основании экспертиз проектных материалов подраздела «Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения» раздела «Система обезвоживания и сжигания осадка» Северной станции аэрации. Это направление исследований дополнено разработкой подходов и принципов совершенствования нормативно-правового поля, связанного с санитарной охраной реки Невы как основного источника водоснабжения города^*****) Работа над проектами выполнялась совместно с д.м.н. А.А. Редько, д.м.н. С.А. Лопатиным и д.м.н. И.М. Ахметзяновым.^***). В качестве объекта для совершенствования правового поля на региональном уровне рассмотрен проект закона Санкт-Петербурга «О зонах санитарной охраны поверхностных источников питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга», в разработке которого автор принимала непосредственное участие как член Постоянной комиссии по здравоохранению Законодательного Собрания Санкт-Петербурга (2004-2007 гг.).

Общий объем проведенных исследований представлен в таблице 1.

Анализ информации осуществлялся на персональном компьютере «Pentium-IV» с использованием программ корпорации “Microsoft”: Windows-2003 xp professional с пакетами Microsoft Word, Excel-2003, Access -2003. Методом корреляционного анализа осуществляли исследование взаимосвязи полученных показателей. Построение графиков, диаграмм и установление регрессионных зависимостей осуществляли с использованием программы Microsoft Excel-2003.

Основные результаты исследований. Сооружения по очистке канализационных стоков Санкт-Петербурга, представляют собой сложные технические объекты, состоящие из подземных коммуникаций, надземных цехов, открытых емкостей, иловых карт, полигонов и др. В городе в основном действует общесплавная система водоотведения, в которую поступают сточные воды от населения, промышленных предприятий, объектов социального и культурного назначения, а также дождевые, талые и дренажные воды.

В настоящее время на 20 комплексах очистных сооружений обрабатывается около 2,6 млн. м³/сут. сточных вод. Наиболее крупные очистные сооружения - Центральная станция аэрации (ЦСА) производительностью 1500 тыс. м³/сут, Северная станция аэрации (ССА) производительностью 650 тыс. м³/сут, Юго-западные очистные сооружения (ЮЗОС) - 330 тыс. м³/сут.

Технологическая схема очистки сточных вод на Центральной и Северной станциях аэрации является классической и представлена блоками: механической и биологической очистки. Тем не менее, технологии на ЦСА и ССА существенно различаются. На ЦСА реализована наиболее современная технология, предусматривающая элементы замкнутого водооборота и практически полного сжигания образующихся осадков (рис. 2).

Сжигание осадка сточных вод (инсинерация) осуществляется в печах с «кипящим» слоем кварцевого песка. На ЦСА смонтированы четыре печи Pyrofluid производительностью 62,5 т осадка по сухому веществу, или 216 т/сут. обезвоженного осадка. На ССА, как и на ЦСА, применена система сжигания осадка в псевдоожиженном слое, но в отличие от ЦСА использована «сухая» система газоочистки.



Рис. 2. Технологическая схема очистки сточных вод и обработки осадков на Центральной станции аэрации Санкт-Петербурга

К основным цехам станций аэрации относятся главная насосная станция, цех механической очистки, цех биологической очистки и цех обработки осадка. Основными профессиями являются: в отделении ГНС - машинист насосных установок сухого отделения, машинист насосных установок мокрого отделения; в цехе механической очистки - машинист насосных установок, оператор на решетках; в цехе биологической очистки - машинист насосных установок; в цехе обработки осадка - оператор и оператор центрального пульта управления.

Санитарно-гигиеническая оценка условий труда позволила установить, что по показателям тяжести трудового процесса не наблюдалось существенных различий, как между различными профессиями, так и между аналогичными профессиями на ЦСА и ССА. При этом общая оценка тяжести труда всех изученных профессий соответствовала классу 2 - допустимым условиям труда. Напряженность трудового процесса лиц всех изученных профессий соответствовала 3 классу (вредные условия труда) 1 степени.

В изученных основных цехах, формируется характерный для этого производства микроклиматический режим. Вне зависимости от территориального расположения объектов на большинстве рабочих мест зарегистрированы низкие уровни температуры воздуха, повышенные значения влажности и скорости его движения. При этом выявленная тенденция была более выражена на рабочих местах операторов цеха обработки осадка.

Наиболее неблагоприятными в отношении производственного шума являются рабочие места машинистов насосных установок всех основных цехов и операторов на центрипрессах цеха обработки осадка. Источниками шума служит технологическое оборудование, в основном электродвигатели и насосы, генерирующие средне- и высокочастотный производственный шум. Следует отметить, что в связи с высокой насыщенностью цехов технологическим оборудованием и большим количеством ограждающих поверхностей, уровни шума по мере удаления от источников его формирования снижаются весьма незначительно. Общие уровни звука, измеренные на рабочих местах в цехах колебались в пределах от 62 дБ А на рабочем месте оператора центрального пульта управления цеха обработки осадка ЦСА, до 98 дБ А на рабочем месте машиниста насосных установок цеха механической очистки ССА. При этом минимальные значения имели место на рабочих местах операторов на отстойниках и операторов у решеток, где осуществляется механическая очистка сточных вод. Наиболее интенсивные уровни были отмечены на рабочих местах машиниста насосных установок цеха механической очистки - 98 дБ А и оператора на центрипрессах цеха обработки осадка - 93 дБ А ССА, что превышает предельно допустимые значения на 18 и 13 дБ А соответственно. На аналогичных рабочих местах Центральной станции аэрации общий уровень звука был ниже и составлял 84 дБ А и 86 дБ А. Превышение предельно допустимых уровней звукового давления на рабочих местах машинистов насосных установок главной насосной станции и цеха биологической очистки и операторов на центрипрессах в цехе обработки осадка ЦСА и ССА регистрировалось, как правило, в частотных диапазонах 125-4000 Гц, а на рабочих местах операторов у насосов в цехе обработки осадка в диапазонах 250-2000 Гц.

Наиболее высокие величины производственной вибрации отмечались в цехах обработки осадка на рабочих местах операторов, контролирующих работу центрипрессов, а на Северной станции, кроме того, и на рабочем месте оператора у насосов. Так, корректированный по частоте и эквивалентный по времени уровень виброскорости, составил здесь 98 дБ, что на 6 дБ превысило допустимую гигиеническую норму. Общая технологическая вибрация типа А практически на всех рабочих местах операторов превышала предельно допустимые уровни. На большинстве рабочих мест уровни искусственной освещенности не соответствовали нормативным величинам. Так, на рабочих местах машинистов насосных установок мокрых отделений у решеток, минимальные значения искусственной освещенности составили 13 люкс на Центральной и 10 люкс на Северной станциях аэрации. Также недостаточными были и средние величины данного показателя на рабочих местах операторов цеха обработки осадка у насосов: на ЦСА - 20 люкс и ССА - 35 люкс; операторов на центрипрессах ЦСА - 25 люкс. Недостаточная освещенность рабочих мест, кроме высокого напряжения зрительного анализатора, может обусловить и повышенные уровни производственного травматизма.

На рабочем месте диспетчера (диспетчерский пульт комплекса обработки и сжигания осадка) были проведены измерения параметров электромагнитных полей и электростатического потенциала экрана мониторов ПЭВМ. Исследования показали, что электростатический потенциал экранов мониторов, напряженность электрической составляющей электромагнитного потока в диапазоне 5 Гц - 2 кГц и в диапазоне 2-400 кГц, а также плотность магнитного потока в диапазоне 5 Гц - 2 кГц соответствовали нормативным требованиям. В то же время, плотность магнитного потока в диапазоне 2-400 кГц, превышала гигиенические нормы. Результаты измерения яркости экрана монитора, также свидетельствовали о несоответствии показателей яркости и неравномерности яркости экранов мониторов ПЭВМ на рабочем месте диспетчера нормативным требованиям.

Технологический процесс очистки сточных вод сопровождается поступлением в воздух рабочей зоны комплекса вредных химических веществ. При этом, содержание приоритетных из них (аммиак, формальдегид, фенол, диоксид серы, углеводороды, меркаптаны, оксиды азота, сероводород, ртуть) на большинстве рабочих мест не превышало предельно допустимых концентраций. При анализе химических веществ в пределах отдельных цехов более высокие концентрации определялись в отделениях, особенно мокром, главных насосных станций и цехах механической очистки, что объясняется поступлением в данные цеха концентрированных сточных вод из закрытых коллекторов.

Для общего суждения о качестве воздушной среды, микроклимате, действии физических и биологических факторов в цехе сжигания осадка сточных вод, выбраны дополнительно пять точек наблюдения: в районе воздухоподогревателя; у рукавных фильтров (бункер золы); в районе отгрузки золы пневмотранспортом от электрофильтров в бункер; у электрофильтра (помещение высоковольтного трансформатора); на территории выгрузки золы в автомобильный транспорт.

При анализе результатов санитарно-химических исследований, установлено, что в районе воздухоподогревателя концентрация аммиака зимой возрастает в 5-6 раз, по сравнению с летним периодом. Летом возрастает концентрация оксида цинка и хрома, достигая по оксиду хрома 1,2 ПДК. По остальным загрязнителям величины оставались ниже предела обнаружения. У рукавных фильтров (бункер золы) также отмечается увеличение содержания в воздухе аммиака. Летом увеличивается в 1,5 раза запыленность воздуха. По оксиду хрома имеет место превышение ПДК в 2,1 раза. При отгрузке золы пневмотранспортом от электрофильтров в бункер увеличивается запыленность воздуха. Выгрузка золы из бункера в автомобильный транспорт (контейнер) производится периодически. Во время отгрузки запыленность воздуха возрастает, достигая 3,3 ПДК.