|
Актуальность темы. Одной из самых острых и болезненных проблем, чреватых социально-экологическими потрясениями в отдельных регионах планеты, ныне стала нехватка питьевой воды надлежащего качества. Не случайно, ООН провозгласила 2003 год «годом чистой питьевой воды» [1]. Особенность проблемы обеспечения населения России питьевой водой заключается не в дефиците, а в загрязнении и деградации водных ресурсов [2,3]. Эффективность ее решения не только влияет на состояние здоровья граждан, но и определяет уровень экологической безопасности в ряде регионов страны, обуславливает возникновение в некоторых из них социальной напряженности, превращаясь в конечном итоге в важнейший фактор национальной безопасности страны [3,4,9]. Низкая эффективность водоочистных сооружений в сочетании с антропогенным загрязнением природных водных объектов - источников питьевого водоснабжения - вызывает высокий уровень заболеваемости кишечными инфекциями, гепатитом, а также способствует возрастанию риска воздействия канцерогенных факторов на организм человека [4-8]. Каждый второй житель России потребляет воду, не соответствующую по ряду показателей гигиеническим требованиям. Около трети населения страны пользуется нецентрализованными источниками водоснабжения без соответствующей водоподготовки, а в ряде регионов страдает от недостатка питьевой воды и отсутствия связанных с этим надлежащих санитарно-бытовых и экологических условий - основ здоровой жизни [9-11]. Выявившуюся на протяжении последних лет тенденцию сокращения численности населения страны многие ученые и специалисты также связывают с адекватно ухудшающимся качеством питьевой воды. Согласно Л.И. Эльпинеру [6], до 80 % заболеваний определяется именно водным фактором. Практически все природные источники питьевой воды подвергаются антропогенному воздействию разной интенсивности. Согласно данным главного 7 санитарного врача России Г.Г. Онищенко [7,8], происходит ухудшение качества воды с 1995 г., в ряде регионов уровень химического и микробиологического загрязнения водоемов остается высоким, в основном из-за сброса неочищенных производственных и бытовых стоков. При этом наиболее сильно поверхностные воды загрязнены в бассейнах Волги, Дона, Иртыша, Невы, Северной Двины, Тобола, Томи и ряда других рек. Что касается качества воды, формирующегося в системах централизованного водоснабжения, здесь следует исходить из трех вполне очевидных положений: 1) природная вода, поступившая на станцию водоподготовки, должна быть очищена от вредных химических ингредиентов и обеззаражена без сопутствующего образования в ней побочных токсичных веществ; 2) питьевая вода, поступающая в распределительную сеть, должна на всем ее протяжении удовлетворять нормативным требованиям по микробиологической безопасности; 3) в распределительной и внутридомовой сетях должно быть исключено вторичное химическое и биологическое загрязнение воды. Тем не менее системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, особенно крупные, стали не только мощным фактором перманентного отрицательного воздействия на все компоненты биосферы, но и в ряде случаев (авария, теракт, природный катаклизм) могут вызвать чрезвычайную ситуацию с тяжелыми последствиями для населения, животного и растительного мира [12]. Именно поэтому возникла насущная необходимость экологизации централизованного водоснабжения и водоотведения, прежде всего повышения уровня экологической безопасности водопользования на всем пространстве - от источника и бассейна водосбора до потребителей и далее на стадии сброса очищенных коммунально-бытовых сточных вод в природные объекты. Иначе, будет происходить ухудшение существующих и пока не задействованных в полной мере природных источников питьевого водоснабжения. Уже сейчас более 70 % наших рек и озер и 30 % подземных вод потеряли питьевое значение; более 1 млн.человек каждый год страдает кишечными и другими заболеваниями от грязной воды в источниках [4]. При сохранении нынешней экономиче- 8 ской ситуации уже через 15 лет 71,5 % от всего населения России, пользующегося централизованным водоснабжением, будет пить воду, не отвечающую санитарным нормам, а это 48 % всего населения страны; 30 - 33 % населения по-прежнему будут пить воду непосредственно из природных источников неизвестного качества и около 20 % населения перейдут преимущественно на буты-лированную или специально доочищенную для них воду [13]. По ориентировочным и достаточно осторожным подсчетам Министерства природных ресурсов России суммарный ущерб от ухудшения санитарно-экологического состояния водных объектов составляет величину порядка 50 млрд.руб. в год [14]. Особенно большие проблемы возникают при необходимости обеспечения доброкачественной водой населения территорий, пострадавших от стихийных бедствий. Примерами последнего времени здесь служат происшедшие в 2002 г. катастрофические наводнения на Северном Кавказе, а также разрушения, вызванные землетрясением и волной цунами в Юго-Восточной Азии (декабрь 2004 г.). Выход из строя систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, основанных на использовании хлора, сложность доставки последнего в условиях разрушения транспортных путей, явно недостаточное количество мобильных и модульных систем водоснабжения, могущих функционировать в чрезвычайных условиях и способных создавать запасы питьевой воды, устойчивой ко вторичному (внешнему) бактериальному загрязнению (что особенно важно в условиях жаркого климата), неизбежно усиливают социально-гигиенические и экологические последствия происшедших ЧС. Укажем, что в результате экологической катастрофы в ЮВА около 5 млн. жителей пострадавших 12 стран оказались практически без питьевой воды. Вышеизложенное требует пристального внимания и у нас в стране: согласно прогнозам Центра стратегических исследований МЧС РФ, первая четверть XXI века для России будет характеризоваться ростом числа природных и техногенных катастроф [15-17]. 9 Закон РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» [18] признаёт возможность возникновения ЧС техногенного характера при аварии систем водоснабжения и в качестве приоритетных целей провозглашает: предупреждение возникновения и развития ЧС, снижение размеров ущерба и потерь от ЧС, ликвидация ЧС. В свою очередь Правительство РФ подтверждает, что существенное отставание России от развитых стран по средней продолжительности жизни, а также повышенная смертность (особенно детская) в значительной мере связаны с потреблением недоброкачественной питьевой воды [2,4]. Сказанное в полной мере относится к обеззараживанию воды - главному барьеру на пути передачи водных инфекций. Согласно статистике, в России более 11 % проб питьевой воды не удовлетворяют требованиям действующего ГОСТа по бактериологическим показателям [3]. Фиксируется постоянный рост числа бактериальных и вирусных заболеваний, распространяемых водным путем. Такое положение требует нового подхода к обеспечению эпидемиологической безопасности и, в частности, стимулирует научные исследования по совершенствованию имеющихся и внедрению принципиально новых технологий обеззараживания, характеризующихся не только эффективностью, но и «эколо-гичностью». На это ориентирует и новый Закон РФ «Охрана окружающей среды» [19]. Обеззараживание является одним из ведущих этапов водоподготовки, его роль, в связи с повсеместным прогрессирующим микробным загрязнением источников водоснабжения, непрерывно возрастает. Главная цель обеззараживания питьевой воды - это безопасная для человека и окружающей природной среды, экономически оправданная и технологически достижимая профилактика эпидемических заболеваний, передающихся водным путем [20-22]. В современных условиях обеззараживание питьевой воды превратилось в комплексную проблему: ее необходимо рассматривать с учетом эпидемиологической, гигиенической, экологической, экономической и технологической составляющих [23, 24]. 10 Многие из перечисленных проблем характерны и в отношении водоснабжения сельских населенных пунктов (особенно труднодоступных), а также военных баз, гарнизонов, временных дислокаций воинских частей. В настоящее время начала реализовываться Национальная программа «Вода России - XXI век». Её целью является достижение устойчивого водопользования к 2015 г., создание благоприятной экологической обстановки в водных бассейнах, обеспечение безопасного состояния и эксплуатации очистных сооружений, защита населения и объектов экономики от вредного воздействия вод. В качестве первоочередных мероприятий предусматривается совершенствование методов и средств физико-химической очистки воды путем использования процессов тонкослойного осаждения, интенсификация реагентной обработки, процессов озонирования и сорбции на угольных фильтрах и порошковых сорбентах, использования мембранной технологии. Для регионов с напряженной экологической обстановкой, особенно маловодных, перспективными являются блочные (контейнерные) очистные установки малой производительности, а также локальные бытовые и групповые установки глубокой доочистки воды. Все это выдвигает необходимость поиска новых химических реагентов для надлежащей подготовки воды питьевого и технологического назначения, особенно тех, которые повышают эффективность традиционных крупнотоннажных, экологически опасных дезинфектантов в сочетании с приемлемой стоимостью и доступностью. Обязательно следует добавить к этому перечню и возможность длительной сохранности питьевой воды, что важно в условиях происшедшей ЧС. Исследования выполнялись в соответствии с планами НИОКР МЧС России по созданию мобильного комплекса первоочередного жизнеобеспечения пострадавшего населения в районах чрезвычайных ситуаций (ЧС) в рамках Федеральной целевой программы «Создание и развитие Российской системы пре- дупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях», работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 04-06-96802). Целью диссертационной работы явилось повышение технико-экономической эффективности процесса химико-биоцидной обработки воды воздействием неорганических активаторов ионной природы (индивидуально, в смеси или в сочетании с известными дезинфектантами) в установках водоснабжения, функционирующих на территориях с напряженной экологической обстановкой. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: выполнить анализ литературных источников, посвященных применению ионных бактерицидов в водной среде, с тем, чтобы с экологических, санитарно-гигиенических и технико-экономических позиций уточнить критерии их выбора и последующего использования; установить кинетические закономерности процесса инактивации тест-микроорганизмов в присутствии ионов меди, серебра и цинка, полученных различными способами в широком диапазоне технологических параметров и определить условия и границы эффективного индивидуального применения ионных бактерицидов; с учетом требований технико-экономического и эколого-гигиенического характера разработать рецептуры бактерицидных растворов и сухих смесей, обеспечивающих высокий уровень обеззараживания воды и сохранение антибактериальной активности в течение длительного времени; установить условия и границы применимости разработанных бактерицидных смесей с крупнотоннажными химическими дезинфектантами (молекулярный хлор и озон), обеспечивающие снижение их доз и уровня экологической опасности; разработать рекомендации по применению разработанных бактерицидных смесей для повышения эффективности переносных средств водоочистки и 12 мобильных средств опреснения для первоочередного водообеспечения населения, пострадавших в результате ЧС. Научную новизну диссертационного исследования составляют: теоретически обоснованная и экспериментально установленная высокая бактерицидная активность ионов цинка и меди (И), полученных электролизом или растворением соответствующих солей; кинетические закономерности обеззараживания воды в присутствии малых (ниже ПДК) концентраций ионов меди, цинка и серебра в широком интервале рН и температуры воды, содержащей различные примеси, которые вызывают осадкообразование; явление стабилизации бактерицидных и бактериостатических свойств ионов серебра или меди посредством введения аммиака в количестве 5% от стехиометрии; высокая антибактериальная активность аммиачных комплексов серебра и меди, сохраняющаяся в течение длительного времени; синергетический бактерицидный эффект в сочетании с бактериостати-ческой эффективностью, имеющий место при озоно-ионной обработке природной воды. Практическую ценность результатов работы составляют: - рецептуры бактерицидных смесей на основе сульфатов и нитратов меди
и серебра, характеризующихся высокой активностью и антибактериальным по
следействием при малой чувствительности к примесям воды, которые перево
дят ионы серебра в малорастворимое и соответственно малоактивное состоя
ние; - интенсификация процесса химико-биоцидной обработки воды при
меньших дозах используемых основных дезинфектантов, достигаемая реализа
цией комбинаций: «хлор-бактерицидная смесь» и «озон-бактерицидная смесь»; - рекомендации по применению бактерицидных смесей в качестве фи
нишных дезинфектантов в переносных фильтрах очистки воды, мобильных и
контейнерных установках опреснения, повышающих эффективность и эколо 13 гичность их эксплуатации на территориях с кризисной экологической обстановкой. На защиту выносятся: технико-экономические и экологические критерии подбора бактерицидных препаратов в ионной форме для использования их в технологиях химико-биоцидной обработки воды, реализуемых в условиях ЧС; система доказательств целесообразности сочетания традиционных де-зинфектантов (хлора и озона) с разработанной бактерицидной смесью, позволяющего снизить их расход и энергозатраты в сочетании со снижением количества поступающих в среду обитания вредных химических веществ; эколого-экономическое обоснование направления модернизации носимых и мобильных средств водоочистки и опреснения, позволяющей более эффективно использовать последние в практике полевого водоснабжения, а также на территориях, пострадавших в результате ЧС природного или техногенного характера; принципы создания природосберегающих активированных химико-биоцидных технологий обработки воды, основанных на применении веществ, которые, обладая самостоятельной бактерицидной активностью, усиливают таковую основных дезинфектантов. Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях: Современные методы обеззараживания / В.Н. Чумакова. // Мелиорация антропогенных ландшафтов: Межвузовский сборник научных трудов. -Т.20. - Новочеркасск, НГМА, 2004. - С. 171-174. Инактивация микроорганизмов в условиях высоких температур и сочетанного воздействия УФ-лучей и бактерицидных ионов / А.И. Ажгиревич, И.А. Денисова, В.Н. Чумакова, В.В. Денисов / - // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Технические науки. -2004. - Прил. 9. - С. 171-174. Усиление бактерицидных и бактериостатических свойств озона сочетанием с ионами серебра или меди. / В.В. Денисов, В.В. Гутенев, В.Н. Чума-
14 кова, М.Б. Хасанов. // Проблемы природопользования и обеспечение экологической безопасности: Межвузовский сборник научных трудов. - Т.22. - Новочеркасск, НГМА. 2004. - С. 174-182. 4. Экологически приемлемые технологии неорганических бактерици
дов и их применение в ЧС / И. А. Денисова, Е.Н. Гутенева, В.Н. Чумакова /. - //
Экология и безопасность жизнедеятельности: Сб. материалов IV Международ
ной научно-практической конференции. - Пенза, 2004. - С.35-36. Усиление бактерицидных и бактериостатических свойств УФ-лучей сочетанием с ионами некоторых металлов / А.И. Ажгиревич, В.Н. Чумакова, В.В. Денисов/. - // Проблемы природопользования и обеспечение экологической безопасности: Межвузовский сборник научных трудов. - Т.22. - Новочеркасск, НГМА. 2004.-С. 183-192. Критерии выбора технологии обеззараживания природных вод в условиях ЧС / Е.Н. Гутенева, В.Н. Чумакова, В.В.Денисов, И.М. Викулов. / - // Проблемы природопользования и обеспечение экологической безопасности: Межвузовский сборник научных трудов. - Т.22. - Новочеркасск, НГМА. 2004. -С.160-174.
Доступные формы микроэлементов с питьевой и оборотной водой. / И.А. Денисова, В.Н. Чумакова, СВ. Кондратова, В.В. Денисов /. - // Проблемы природопользования и обеспечение экологической безопасности: Межвузовский сборник научных трудов. - Т.22. - Новочеркасск, НГМА. 2004. - С.73-82. Химический метод борьбы с «цветением» воды. / Москва. / Н. И. Татаринцева, И.А. Денисова, В.В. Гутенев, В.Н. Чумакова /. - // Вода и экология: Проблемы и решения. - 2005. - №1. - С.41-49. Изучение бактерицидного акт-та и выбор ионных дезинфектантов. / Москва. / В.В. Гутенев, И.А. Денисова, В.Н. Чумакова /. - // Экологические системы и приборы. - 2005. - №6. - С.27-29.
| 
Вы находитесь:
