Экологическая оценка продуктов трансформации бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Экологическая оценка продуктов трансформации бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах

03.00.16 - экология, 03.00.07 - микробиология

Поддубная Ирина Васильевна

Саратов - 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» на кафедре биоэкологии и общей биологии и в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет» на кафедре общей гигиены и экологии.

Научные руководители: доктор медицинских наук, доцент Луцевич Игорь Николаевич,

доктор биологических наук, доцент Тихомирова Елена Ивановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Шляхтин Геннадий Викторович, ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Емельянова Наталья Вячеславовна, ФГУ «Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии» Нижнего Поволжья

Ведущая организация - Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (ИБФРМ РАН)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Актуальными на настоящий момент являются комплексные экологические исследования ряда органических веществ, принадлежащих к приоритетным классам контаминации окружающей среды. Согласно оценке ЮНЕП (2005) наиболее опасными ксенобиотиками окружающей среды являются, наряду с тяжелыми металлами, фосфор- и хлорорганическими соединениями, поверхностно-активные вещества (ПАВ), производство и применение которых обусловило их интенсивное поступление в источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. При современной тенденции к увеличению производства, применения ПАВ и существующих методах очистки от этих соединений, контаминация детергентами окружающей среды, и в первую очередь водоемов, с каждым годом нарастает (Доклады о состоянии и об охране окружающей среды …, 2001-2006).

Бисчетвертичные аммониевые соли (БАС) относятся к группе катионных ПАВ. Лекарственные формы БАС широко используются для профилактической и вынужденной дезинфекции в медицинской практике и ветеринарии. Попадая в водоемы со сточными водами, БАС могут оказывать неблагоприятное действие на их экологию, интенсивность развития и реакцию водных микробиоценозов, процессы самоочищения воды (Мудрый, 1996; Жолдакова и др., 2000; Луцевич, 2003, 2005).

Исследованиями ряда авторов (Королев, Красовский, 1979; Елисеев и др., 1981; Луцевич и др., 2001) доказано, что реагентная обработка воды (хлорирование, озонирование и т.д.) является основным трансформирующим фактором содержащихся в ней органических веществ, вызывающим образование продуктов с неблагоприятными органолептическими и токсическими свойствами.

В этой связи целью настоящей работы явилась сравнительная экологическая оценка бисчетвертичных аммониевых солей и продуктов их трансформации в водных объектах.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. изучить стабильность и трансформацию БАС в водных объектах и влияние их на органолептические свойства воды;

2. провести оценку влияния БАС и продуктов их трансформации на общий санитарный режим водоемов по интенсивности биохимического потребления кислорода и процессов минерализации азотсодержащих веществ;

3. изучить влияние БАС и продуктов их трансформации на ассоциацию водных микроорганизмов, интенсивность развития и отмирания водной сапрофитной микрофлоры;

4. провести качественный и количественный анализ методом хромато-масс-спектрометрии образования продуктов трансформации БАС при хлорировании воды;

5. исследовать эффективность очистки воды от БАС и продуктов их трансформации по общепринятой методике и по оптимальной технологической схеме;

6. дать санитарно-токсикологическую оценку качества воды, содержащей БАС и продукты их трансформации, образующихся в процессе реагентной обработки.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные экспериментальные исследования по изучению приоритетных ксенобиотиков водоемов - производных бисчетвертичных аммониевых солей. Установлена взаимосвязь между химической структурой изучаемых веществ, их трансформацией в водной среде и биологической активностью образующихся продуктов.

Впервые методом хромато-масс-спектрометрии идентифицированы продукты трансформации БАС на уровне микроконцентраций при хлорировании воды. Показана способность продуктов трансформации БАС длительно сохраняться в водных объектах в зависимости от активной реакции (рН), ионного состава и уровня минерализации воды. Дана оценка влияния продуктов трансформации БАС на общий санитарный режим водоемов, ассоциацию водных микроорганизмов, интенсивность развития и отмирания водной сапрофитной микрофлоры, процессы самоочищения водоемов. Доказано, что обеззараживание воды окислителями ? не только положительный фактор, способствующий снижению концентраций исходных веществ, но и негативный процесс, сопровождающийся образованием обладающих токсичностью продуктов трансформации, вызывающих отдаленные эффекты биологического действия.

Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что общепринятый комбинированный метод водоподготовки не позволяет эффективно удалять примеси БАС и получать воду с удовлетворительными органолептическими свойствами. Предложена обработка воды по усовершенствованной схеме, исключающей попадание остаточных количеств продуктов трансформации БАС в питьевую воду, нормализующей ее органолептические свойства соответственно требованиям стандартов. Доказано, что при контроле качества воды за контаминацией поверхностно-активными веществами необходимо прослеживать процессы трансформации побочных соединений, учитывая возможность образования в результате водоподготовки более токсичных и опасных продуктов. Разработана методическая схема экологической оценки продуктов трансформации катионных ПАВ (на примере БАС), образующихся в процессе водоподготовки.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры биоэкологии и общей биологии Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, кафедры общей гигиены и экологии Саратовского государственного медицинского университета и кафедры микробиологии и физиологии растений Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на научных конференциях различного ранга: научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и здоровье» - Саратов, 2003; юбилейной научной конференции, посвященной 90-летию кафедры общей гигиены и экологии СГМУ - Саратов, 2004; YI международной научно-практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны» - Пенза, 2005; международной научной конференции «Актуальные проблемы экологии и охраны окружающей среды» - Македония, 2006; Российской научной конференции «Перспективы развития вузовской науки» - Сочи, 2007.

Основные положения, выносимые на защиту

БАС и продукты их трансформации являются стабильными соединениями, длительно сохраняющимися в воде различных водных объектов.

БАС и продукты их трансформации влияют на ассоциацию водных микроорганизмов, интенсивность развития и отмирания водной сапрофитной микрофлоры, процессы самоочищения и санитарное состояние водоемов.

Вода, обработанная от продуктов трансформации БАС по оптимальной технологической схеме, не содержит вредных веществ, обладающих биологической активностью.

Научная разработка методической схемы экологических исследований БАС и продуктов их трансформации в водных объектах.

Декларация личного участия автора. Экспериментальные исследования выполнялись автором лично или при непосредственном участии в составе научной группы при выполнении НИР СГМУ «Научные основы гигиены и экологии окружающей среды» в период с 2003 по 2007 гг. Обработка полученных данных, их интерпретация и оформление осуществлены автором самостоятельно.

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов. Материалы диссертации изложены на 156 страницах текста, включают 26 рисунков и 32 таблицы. Список использованных литературных источников включает 298 наименований, в том числе 87 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели и задачи исследования и пути их реализации.

Обзор литературы посвящен современным представлениям о влиянии катионных ПАВ и БАС на экологическое состояние окружающей среды. Рассматриваются структура и физико-химические свойства изучаемых БАС, их метаболизм и токсикология, модификация свойств в процессе трансформации при очистке питьевых вод. Проанализированы данные литературы о влиянии ПАВ и БАС на состав микробиоценоза воды и обоснована актуальность и необходимость проведения экспериментальных исследований по экологической оценке продуктов трансформации БАС в водных объектах.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве объекта исследований использовали производные бисчетвертичных аммониевых солей: хлорид дидецилдиметиламмония (ХДДА) в составе препарата «глютекс» и АТМ, представляющий собой соль четырехзамещенного аммония в ацетатной и галогенной формах. В экспериментах исследовали химически чистые вещества. Особенности физико-химических свойств этих БАС позволили прогнозировать вероятность образования продуктов их трансформации, обладающих неблагоприятным влиянием на санитарный режим водоемов органолептические и токсические качества воды.

Для исследований использовали дистиллированную, водопроводную, прудовую и артезианскую воду. Проводили комплексные санитарно-экологические исследования на лабораторной модели водоочистных сооружений в условиях, максимально приближенных к естественным, в соответствии с методическими указаниями, утвержденными Минздравом России (Сборники методических указаний, 1997, 1999, 2004). Применяли экологические, микробиологические, физико-химические, санитарно-токсикологичес- кие и биологические методы исследований.

Первичные вещества и продукты их трансформации оценивали по интегральным показателям. В органолептических исследованиях изучали характер и степень изменения запаха, привкуса и пенообразования водных растворов этих ксенобиотиков. Влияние БАС и продуктов их трансформации на санитарный режим водоемов изучали в трех основных направлениях: исследовали влияние на интенсивность развития и отмирания сапрофитной микрофлоры, процессы биохимического потребления кислорода и минерализацию азотсодержащих органических соединений. Интегральную оценку степени опасности БАС и продуктов их трансформации в водной среде производили в опытах на биотестобъектах - гидробионтах (Daphnia magna). Экспериментальная оценка влияния веществ на процессы самоочищения водных объектов проведена в соответствии с методическими указаниями МУ 2.1.5.720-98.

Моделирование продуктов трансформации осуществляли хлорированием воды, содержащей БАС в обычных и агравированных концентрациях. Аналитические исследования, направленные на идентификацию продуктов трансформации в воде при хлорировании, выполнены в лаборатории физико-химических исследований Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского методом хромато-масс-спектрометрии с использованием хромато-масс-спектрометра LКБ 2091 (Швеция) с системой обработки данных PDP 11/34 (США) и газового хроматографа с масс-спектрометричес-ким детектором MSD HP 5972 (Хьюлетт-Паккард).

Для оценки возможного неблагоприятного действия на организм изучаемых веществ использовался широкий набор интегральных тестов, а также методов, позволяющих с достаточной надежностью выявлять наиболее поражаемые системы и функции организма. Наряду с оценкой общетоксического действия особое внимание уделялось выявлению отдаленных биологических эффектов (гонадо-, эмбриотоксический, мутагенный) продуктов трансформации БАС в соответствии с методическими указаниями (М., 1981, 1984, 1986) и с учетом рекомендаций Саноцкого, Фоменко (М., 1979) и Динермана (М., 1980).

При выполнении работы проведено 160 органолептических, 122 физико-химических, 245 санитарно-токсикологических и 360 микробиологических исследований.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по общепринятым методикам (Ашмарин и др., 1973). Расчёт результатов осуществляли с применением пакета прикладных программ Statistica 6.0 (for Windows; «Stat Soft Inc.», США), Statgraph (Version 2.6; Cоulter), Microsoft Еxcel 2003 (for Windows XP).

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Оценка стабильности химических веществ в водной среде является одним из основных этапов экологического изучения их трансформации. Важность этих исследований также связана с тем, что под действием различных факторов ксенобиотики, претерпевая определенные физико-химические изменения, не обнаруживаются доступными аналитическими методами. В то же время образующиеся продукты трансформации могут ухудшать органолептические показатели и сообщать воде токсические свойства.

При изучении стабильности БАС в различных по характеристикам водных объектах учитывались следующие факторы: активная реакция (рН), ионный состав, уровень минерализации, термический фактор. Особое внимание уделялось влиянию на этот процесс химической структуры веществ.

В экспериментах использовались модельные водоемы с различными концентрациями БАС, остаточные количества которых определялись фотометрическим методом по реакции с кислотным красителем тропеолином 000-11 на СФ-26.

Установлено, что структура вещества (гомология) является важным фактором, определяющим его стабильность в воде. Так, период полураспада ХДДА составил 9 суток при 20°С и 11 суток при 4°С (рис. 1), а АТМ -3 и 4 суток соответственно в тех же концентрациях (0,25, 0,5, 1,0 мг/л). Показано, что сдвиг рН в щелочную сторону активизирует процессы окисления ХДДА, сокращая период полураспада до 5-6 суток при рН=8 и t=20°С.

Рис. 1. Стабильность БАС в воде при 20°С

Следовательно, активную реакцию природных вод, а также изменение этого показателя в процессе реагентной обработки нужно рассматривать как факторы, оказывающие существенное влияние на стабильность бисчетвертичных аммониевых солей.

Для изучения влияния ионного состава на устойчивость БАС моделировали три основных класса вод кальциевой и натриевой групп: хлоридный, сульфатный и карбонатный, с различной степенью минерализации. Максимальная стабильность отмечена в водах хлоридного и сульфатного классов. Степень минерализации воды существенного значения в изменении скорости деструкции не имела.

В острых опытах установлена токсичность БАС для гидробионтов (Daphnia magna) на уровне 11,5 - 22,5 мг/л. Изучение выживаемости дафний в зависимости от стабильности водных растворов БАС и интенсивности запаха показали снижение токсичности БАС на 3-5 сутки, к 10-15 суткам гибель дафний практически не отмечалась. Результаты исследования стабильности веществ косвенными методами коррелировали с аналитическими, что позволило считать их стабильными.

Установлено, что в наименьшей концентрации вещества ухудшают органолептические свойства воды, сообщая ей специфический запах, характерный для стирального порошка. Определение пороговых концентраций БАС по влиянию на запах проводили бригадным методом в 6 серий экспериментов с различными концентрациями. По оценке большинства одораторов порог восприятия запаха (1 балл) находился на уровне 0,3-0,6 мг/л, а практический порог (2 балла) - соответственно на уровне 0,7-1,5 мг/л. В процессе нагревания и кипячения водных растворов БАС изменений органолептических свойств воды не отмечено.

Хлорирование воды, содержащей БАС в пороговых концентрациях (запах 2 балла) проводилось малыми дозами активного хлора. Запах веществ, остаточный хлор и хлорпоглощаемость определялись через 5, 60 минут и через 1 сутки. Установлено, что усиления или ослабления запаха веществ при хлорировании не наблюдалось. Однако, имело место увеличение хлорпоглощаемости растворов БАС в сравнении с контролем.

Анализ результатов исследований влияния БАС и продуктов их трансформации на общий санитарный режим водоемов показал, что вещества в испытанных концентрациях не оказывали существенного влияния на активную реакцию воды, но влияли на величину растворенного кислорода и динамику азотсодержащих веществ в воде (рис. 2). Установлено, что с 1-х суток БАС в концентрации 0,25 мг/л тормозили биохимическое потребление кислорода (БПК) по сравнению с контролем на 10 - 20%, а в концентрации 0,5 и 1,0 мг/л ? снижали БПК на протяжении 30 суток более чем на 30%.

Параллельное определение динамики развития сапрофитной микрофлоры под воздействием БАС и продуктов трансформации в концентрации 0,1 мг/л показало угнетение жизнедеятельности микроорганизмов в ранние сроки (1-3 сутки), выраженные изменения в составе бактерий с преобладанием грамотрицательных неспорообразующих форм. В малых концентрациях БАС и продукты трансформации незначительно угнетали развитие микрофлоры на 1-е сутки, численность которой восстанавливалась к 3-5 суткам.

экологическая оценка аммониевая соль

Рис. 2. Влияние ХДДА (А) и продуктов его трансформации (Б) на процесс аммонификации (1) и нитрификации (2) азотсодержащих органических веществ

В работе была изучена эффективность использования общепринятых приемов: первичное хлорирование, коагуляция, отстаивание, фильтрация, вторичное хлорирования по отношению к воде, содержащей БАС. Установлено, что при хлорировании воды различными препаратами хлора (хлорная известь, газообразный хлор) степень деструкции гомологов зависит от концентрации и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) реагентов. При первичном хлорировании хлорной известью разрушалось 24-32% БАС, а при обработке хлорной водой - до 47%. Вторичное хлорирование было менее эффективным. Следовательно, чем больше концентрация и ОВП хлорирующих агентов, тем значительнее их деструктивная активность в отношении БАС.

Наряду с хлорирующими агентами изучали экологическую эффективность в отношении БАС таких окислителей, как озон и перманганат калия. В опытах использовали модельную воду с концентрациями БАС 1, 5 и 10 мг/л. Длительность воздействия озона как трансформирующего фактора составляла 30 минут и 3 часа. Показана трансформация БАС до 79 - 82% в первом режиме и до 87 - 94 % во втором (рис. 3). Следовательно, в отношении производных бисчетвертичных аммониевых солей озонирование общепринятыми дозами является высокоэффективным методом очистки воды. Обработка воды перманганатом калия была также эффективна в отношении БАС, т.к. вызывала деструкцию до 68 - 76%. Производили также оценку ультрафиолетового облучения как безреагентного метода обеззараживания воды. При моделировании в лабораторных условиях была установлена степень деструкции БАС 37 и 44% соответственно для ХДДА и АТМ.

Для более глубокой сравнительной оценки опасности исходного вещества и образовавшихся в результате трансформации при водоподготовке продуктов проводили аналитические исследования с использованием метода хромато-масс-спектрометрии. Для приготовления водных растворов использовали подземную воду с низким уровнем содержания гуминовых и фульвокислот.

А

Б

Рис. 3. Эффективность озонирования в отношении производных бисчетвертичных аммониевых солей (длительность воздействия фактора: А- 30 минут, Б - 3 часа).

Результаты аналитического исследования проб воды, содержащих БАС до и после хлорирования, приведены на хроматограммах (рис. 4). Анализ полученных данных показал, что в них присутствовали предельные спирты с молекулярными формулами С₇-С₁₀ и их изомеры, непредельные спирты С₈-С₁₀ и азотсодержащее соединение - амид,-амин производное бензола. Суммарное содержание примесей в виде органических соединений средней и малой летучести составляло от 5% до 9%. При хлорировании водных растворов БАС содержание предельных спиртов увеличилось в 2 раза. Анализ качественного состава органических примесей после хлорирования свидетельствовал, что в воде происходили гидролитические и окислительные реакции и реакции хлорирования.

Из этого следует важный в экологическом отношении факт, что при контроле качества воды за загрязнением поверхностно-активными веществами необходимо прослеживать процессы трансформации побочных соединений, учитывая возможность образования в результате водоподготовки более токсичных и опасных продуктов.

Для подтверждения данного положения были проведены исследования по экологическому изучению безвредности воды в остром, подостром и хроническом санитарно-токсикологическом эксперименте. Проводили наблюдения за динамикой массы тела животных, их общим состоянием, активностью ферментных систем, белковым составом сыворотки крови, гематологическими показателями, способностью ЦНС суммировать подпороговые импульсы (СПП) и ЭКГ. Показатели регистрировали на 15, 35, 45 и 60 дни опыта; осуществлялся двойной контроль: данные сопоставляли с показателями фона и контрольной группы. Отмечено замедление динамики массы тела на 35 день у подопытных животных, получавших БАС и продукты хлорирования. Количество эритроцитов в крови животных всех групп на протяжении опыта колебалось незначительно, содержание гемоглобина в течение эксперимента достоверно не отличалось от контроля. Показано, что БАС и продукты их трансформации способны угнетать активность ферментных систем. Так, статистически значимое снижение активности холинэстеразы наблюдали во всех опытных группах в течение всего эксперимента. Снижение активности каталазы свидетельствовало об угнетении окислительных процессов в организме подопытных животных.

Изменения на ЭКГ подопытных животных носили довольно однотипный характер и свидетельствовали о нарушении проводящей системы сердца, обменных процессов, а также наличии дистрофических изменений в миокарде. Существенной разницы влияния исходных веществ и продуктов трансформации на функцию сердечно-сосудистой системы не отмечалось.

Установлено значительное уменьшение уровня витамина С в организме экспериментальных животных, особенно в надпочечниках; отмечены изменения относительной массы внутренних органов. Следовательно, продукты трансформации БАС, образующиеся в процессе хлорирования воды, небезразличны для организма животных и оказывали влияние на функционирование ряда жизненно-важных систем.

При изучении отдаленных биологических эффектов были установлены изменения функциональных и морфологических показателей сперматогенеза при действии больших доз продуктов трансформации БАС (1/10 LД₅₀). Анализ эмбрионального материала показал увеличение общей смертности плодов за счет гибели в пред- и постимплантационный периоды у животных, получавших БАС и их продукты трансформации, на 28- 33% по сравнению с контролем. Отмечены были также анатомические изменения: меньшие размеры и масса тела, увеличение подкожных геморрагий, единичные случаи уродств. Анализ хромосомных аберраций на стадии метафазы в клетках костного мозга крыс, которые ежедневно в течение 2 месяцев получали БАС и продукты их хлорирования (гипохлорит натрия) показал повреждения хромосом, представленные в основном аберрациями хроматидного типа с преимущественной локализацией разрывов в терминальных участках (табл. 1).

Таблица 1

Мутагенный эффект производных бисчетвертичных аммониевых солей и продуктов их трансформации (гипохлорит натрия)

Установлено, что отстаивание, являясь частью общей технологической схемы (коагуляция + отстаивание), не приводило к значительному уменьшению концентраций катионных ПАВ. Фильтрация через кварцевый песок и песчаные фильтры оказалась также малоэффективной. При изучении различных углей, применяющихся в практике очистки воды, показана их высокая сорбционная способность в отношении БАС, т.к. применение этих сорбентов обеспечивало полное (до 100%) удаление этих веществ из воды.

Проведенные исследования выявили, что общепринятые приемы очистки воды на современных водопроводных очистных сооружениях в гигиеническом отношении малоэффективны и не обеспечивают надежной очистки от БАС. Более того, хлорирование наряду с положительными качествами (высокая деструктивная активность в отношении этих веществ) приводит к негативным последствиям - образованию токсичных продуктов. Барьерная роль водоочистных систем в отношении продуктов трансформации также ограничена.

Показано, что дополнительное введение в общепринятую схему активных углей и озонирования позволяет обеспечить более высокую гигиеническую эффективность очистки воды и освободить ее от химической контаминации. Включение этих методов в общую схему водоподготовки представляет оптимальный вариант, обеспечивающий высокое качество питьевой воды.

Учитывая возможность наличия в воде остаточных количеств продуктов трансформации БАС, образующихся в процессе реагентной обработки, и ограниченные возможности прямых аналитических исследований, были проведены эксперименты по экологическому изучению безвредности воды в хроническом санитарно-токсикологическом опыте длительностью шесть месяцев. Показано, что крысы, получавшие на протяжении всего опыта обработанную воду, по своему внешнему виду, поведению, показателям физиологического состояния систем и органов, не отличались от контрольных. По окончании хронического санитарно-токсикологического эксперимента были проведены патоморфологические, гистологические и гистохимические исследования внутренних органов животных, в которых также не были выявлены достоверные отличия. Таким образом, санитарно-токсикологическими методами подтверждено, что вода, обработанная по усовершенствованной технологической схеме, не содержит вредных веществ опасных для здоровья, оказывающих неблагоприятное влияние на системы и функции организма.

Экспериментальный материал, полученный нами в результате экологической оценки БАС и продуктов их трансформации, образующихся в процессе водоподготовки, послужил научной базой для обоснования методической схемы экологических исследований трансформации катионных ПАВ в воде водных объектов, включающей в себя 4 основных этапа:

I этап

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

II этап

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

III этап

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

IV этап

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предложенная методическая схема позволяет всесторонне и рационально изучить сложные процессы преобразования БАС при водоподготовке, токсичность и опасность продуктов трансформации, а также квалифицированно обосновать наиболее эффективную схему очистки воды.

ВЫВОДЫ

1. Производные бисчетвертичных аммониевых солей и продукты их трансформации являются стабильными соединениями в водных объектах. Изменения их химической структуры происходят в результате гидролитических окислительных реакций и процессов хлорирования при реагентной обработке воды. Установлена зависимость между степенью деструкции бисчетвертичных аммониевых солей и окислительно-восстановительным потенциалом хлорсодержащих препаратов: газообразный хлор (ОВП - 790 мВ) разрушал ХДДА на 35,4%, АТМ на 47,2%, а хлорная известь (ОВП - 580 мВ) соответственно на 24,1 и 32,9%.

2. Идентифицированы хромато-масс-спектрометрическими исследованиями продукты трансформации БАС в малых концентрациях, образующиеся при хлорировании воды. Выявлено преобладание реакций окисления, а не образования более токсичных и высокоопасных соединений, что было подтверждено при токсикологической оценке продуктов трансформации с выявлением ряда отдаленных эффектов.

3. Под воздействием БАС и продуктов трансформации в концентрации 0,1 мг/л изменяется динамика развития сапрофитной микрофлоры в модельных водоемах, угнетается жизнедеятельность микроорганизмов в ранние сроки (1-3 сутки) с преобладанием грамотрицательных неспорообразующих форм бактерий. Восстановление показателей в пределах контрольных значений происходит к 10-12 суткам при действии малых концентраций БАС.

4. В процессе реагентной обработки воды бисчетвертичные аммониевые трансформируются с образованием продуктов, которые оказывают выраженное влияние на динамику массы тела, активность ферментных систем, белковый обмен, деятельность сердечно-сосудистой системы, содержание витамина С в организме экспериментальных животных. Продукты трансформации бисчетвертичных аммониевых солей проявляют отдаленные эффекты: гонадо-, эмбриотоксический и мутагенный.

5. Установлено, что наиболее эффективными в отношении БАС и продуктов их трансформации являются сорбционные методы очистки воды (до 100%), а также озонирование и перманганатная обработка воды.

6. На примере бисчетвертичных аммониевых солей научно обоснована методическая схема экологических исследований трансформации катионных поверхностно-активных веществ в воде водных объектов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Луцевич, И.Н. Изучение влияния бисчетвертичных аммониевых солей на организм белых беспородных крыс в подостром санитарно-токсикологическом эксперименте / И.Н. Луцевич, И.В. Поддубная // В сб. науч. трудов «Актуальные вопросы охраны внешней среды» - Пенза, 2005. - С. 54.

2. Поддубная, И.В. Оценка токсичности продуктов трансформации бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах /И.В. Поддубная, И.Н.Луцевич, Е.И. Тихомирова, В.Н. Чикарев //Ж. Фундаментальные исследования, 2006. - № 4. - С. 34-35.

3. Поддубная, И.В. Влияние бисчетвертичных аммониевых солей на санитарный режим водоемов / И.В. Поддубная, И.Н. Луцевич, Н.Б. Логашова, Е.И. Тихомирова //Ж. Успехи современного естествознания, 2006. - № 2. - С. 56-57.

4. Луцевич, И.Н. Исследование стабильности бисчетвертичных аммониевых солей и продуктов их трансформации, образующихся в процессе реагентной обработки воды /И.Н. Луцевич, И.В. Поддубная, Е.И. Тихомирова, В.Н. Чикарев //Ж. Успехи современного естествознания, 2007. - № 3. - С. 126-127.

5. Поддубная, И.В. Экологический мониторинг стабильности бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах и их влияния на органолептические свойства воды /И.В. Поддубная, И.Н. Луцевич, Е.И. Тихомирова, В.Н. Чикарев //Ж. Фундаментальные исследования, 2007. - № 3. - С. 24-26.

6. Тихомирова, Е.И. Токсикологическая оценка производных бисчетвертичных аммониевых солей и продуктов их трансформации /Е.И. Тихомирова, И.В. Поддубная, И.Н. Луцевич, В.Н. Чикарев //Известия Саратовского государственного университета, 2007. - № 5. - С. 51-56.

7. Поддубная, И.В. Экологический мониторинг стабильности бисчетвертичных аммониевых солей в водных объектах и их трансформации в процессе реагентной обработки воды /И.В. Поддубная, И.Н. Луцевич, Е.И. Тихомирова //Вестник Саратовского аграрного университета, 2007. - № 5. - С. 90-94.

8. Поддубная, И.В. Применение усовершенствованной технологической схемы реагентной обработки воды, содержащей бисчетвертичные аммониевые соли и продукты их трансформации /И.В. Поддубная, И.Н. Луцевич, Н.Б. Логашова, Е.И. Тихомирова //http://www.science-education.ru....

Размещено на Allbest.ru