Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Научное обоснование технологии производства и применения растительных препаратов для дегельминтизации инвазированных объектов окружающей среды

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Научное обоснование технологии производства и применения растительных препаратов для дегельминтизации инвазированных объектов окружающей среды"

На правах рукописи

ГРИБОВА Ольга Андреевна ~~

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ДЕГЕЛЬМИНТИЗАЦИИ ИНВАЗИРОВАННЫХ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Специальность: 25.00.36 - «Геоэкология»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2003

»

Работа выполнена на кафедре «Водоснабжение и водоотведение» Ростовского государственного строительного университета и в Ростовском НИИ микробиологии и паразитологии.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Серпокрылов Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кондюрина Татьяна Александровна кандидат технических наук Калмыков Николай Иванович

Ведущая организация «Гидрохимический институт»

Защита диссертации состоится ¿¿^б&лф^ 2003 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.02 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская Государственная Мелиоративная Академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская бласть ул. Пушкинская, 111, ауд.236.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГМА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «Лб » AC&ttrfbZ 2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Бондаренко B.JI.

¿00? "Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Охрана окружающей среды от загрязнений находится в центре внимания государств, международных организаций, ученых и работников разных отраслей науки и практики всего мира. Действенный вклад в решение природоохранных задач вносит борьба с гельминтозами, одним из основных звеньев которой является разработка и осуществление мероприятий по дезинвазии обсемененных возбудителями паразитозов объектов педосферы и гидросферы: почв, поверхностного стока, водоемов и их донных отложений, рекреационных территорий, полигонов отходов, сточных вод и их твердой фазы и т. д.

По данным Минздрава РФ количество возбудителей гельминтозов в указанных средах колеблется от единиц до сотен в одном кг (литре), и зависит от уровня заболеваемости гельминтозами населения и животных в том или ином регионе, его климатических условий, хозяйственной специализации региона и т. п.

С разработкой овицидного препарата из проростков картофеля в 90-х годах прошлого века появилась технически и экономически осуществимая возможность проведения масштабных дезинвазий различных объектов окружающей среды. В то же время, сезонность получения препарата, малый и нерегулируемый выход конечного продукта из сырья, отсутствие комплексной оценки его воздействия на биоту, технических условий на его производство, а также существующие рекомендации по применению только в аэрируемых условиях, ограничивают возможную перспективу внедрения отечественного природного овицидного средства, которому нет аналогов в мировой практике.

Это указывает на актуальность проведения комплексных исследований по расширению сырьевой базы, обоснованию и созданию производства препаратов нового поколения для эффективной дегельминтизации объектов окружающей среды.

Работа выполнена в соответствии с госбюджетным планом НИР каф.

«Водоснабжение и водоотведение» РГСУ «СовеИщедетийвэвивдараМвс эв

I БИБЛИОТЕКА

!

очистки природных и сточных вод южного региона страны с учетом экологических требований» в рамках государственной программы «Архитектура и строительство» (Гос. per. № 01.9.40001739).

Цель и задачи исследований - обоснование технологии производства и применения в практике новых эффективных, экологичных и экономичных растительных овицидных препаратов для защиты педосферы и гидросферы от паразитарного загрязнения.

Основными задачами исследования явились: 1.Обоснование выбора сырья, разработка технологии и оптимизация рабочих параметров процесса получения новых препаратов.

2,Определение санитарно-токсикологических характеристик новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

3.Поиск и изучение факторов для оптимизации овицидных свойств новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

4.Разработка методики расчета производства и применения сухих и жидких овицидных препаратов для дегельминтизации объектов окружающей среды.

5.Разработка технических условий на производство и рекомендаций на применение овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

6.Опытно-промышленные испытания и эколого-экономическая оценка новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

Методы исследований - математическое моделирование, санитарно-паразитологические, санитарно-гигиенические, эколого-токсикологические, метод производственных испытаний, оптимизация в лабораторных и отработка в промышленных условиях технологии производства и применения новых жидких и сухих овицидных препаратов; оценка их воздействия на почвенные и водные микробные сообщества, и растительность по действующим ГОСТ и Методическим указаниям Минздрава РФ; компьютерная аппроксимация результатов исследований по стандартным программам математической статистики.

Научная новизна полученных результатов:

- впервые установлена и оценена овицидная активность сухих и жидких препаратов из стеблей картофеля и томатов, семян тыкв;

- получены математические описания, необходимые для принятия проектных решений:

1. производства новых (сухих и жидких) овицидных препаратов из стеблей картофеля и томатов;

2. приготовления стабилизированных и нестабилизированных рабочих растворов препаратов для дегельминтизации объектов окружающей среды;

3. проведения дегельминтизации почв, донных отложений водоемов, сточных вод и их осадков;

- выявлены закономерности и определены пороговые концентрации воздействия на индикаторные организмы педосферы и гидросферы, что позволило в соответствии с утвержденными МЗ РФ требованиями и стандартами отнести новые препараты к 4 классу опасности;

обоснованы оптимальные параметры технологии производства и применения новых овицидных препаратов;

- установлен стабилизирующий эффект цитрата серебра определяющий длительную сохранность овицидных свойств жидких препаратов и его синергидность по отношению к дегельминтизации;

- показана возможность применения жидких препаратов в анаэробных и аэробных средах.

Наиболее существенные результаты, полученные лично автором:

- обоснование методики и выбор оптимальных сортов и вегетационных характеристик картофеля и томатов для производства препаратов нового поколения;

- определение факторов и ингредиентов для оптимизации состава жидких овицидных препаратов;

- оценка воздействия препаратов нового поколения на педосферу и гидросферу и установление класса их опасности;

- проведение опытно-промышленных и промышленных испытаний новых препаратов при дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы, а также сточных вод и их осадков;

- участие в разработке Технических условий на производство новых овицидных препаратов и в создании их промышленного производства.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена: применением стандартизовашщх методик экспериментальных исследований с использованием аттестованных методик анализов и поверенных приборов; удовлетворительной сходимостью (погрешность не более 10 %) расчетных и экспериментальных (лабораторных и промышленных) данных. Практическая значимость работы:

- разработан, оптимизирован и доведен до промышленной реализации технологический процесс получения сухих и жидких овицидных препаратов из стеблей картофеля и/или томатов;

- разработаны методики проектирования производства и применения препаратов нового поколения в практике;

- разработаны ТУ на технологический процесс получения новых овицидных препаратов, получены санитарно-гигиеническое заключение и сертификат соответствия на готовую продукцию;

- составлены рекомендации по применению препаратов нового поколения для дегельминтизации донных отложений водоемов, загрязненных почв, нечистот из выгребов, сточных вод и их осадков, которые внедрены на ряде объектов и в проектную практику.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

- обоснование выбора сырья, технология и оптимизация рабочих параметров технологического процесса получения новых препаратов;

- оценка воздействия и определение пороговых дозы применения препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» на почвенную флору и фауну, растения и гидробионты водоемов;

- методики расчета установки по производству новых овицидных препаратов и технологии дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы;

- Технические условия, рекомендации по применению и результаты внедрения новых овицидных препаратов в практику дегельминтизации объектов окружающей среды.

Апробация работы. Основное содержание работы доложено и обсуждено на: Международных научно-практических конференциях "Строительство — 1999 - 2003 гг". - РГСУ, г.Ростов-на-Дону; международных конференциях молодых специалистов Ростовской экономической академии в 1999 - 2000 гг., г. Ростов н/Дону; 4 и 5 международной научно-практической конференции, «Человек и окружающая природная среда - проблемы взаимодействия», г.Пенза, 2001, 2002 гг.; на Первом конгрессе штата Керетаро «Проблемы и перспективы воды в штате Керетаро», Мексика, 2001 г.

Минздравом РФ препарат «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» рекомендован в качестве средства для дегельминтизации (МУ 3.2.1022-01 от 15.03.2001г. «Профилактика паразитарных болезней на территории РФ. Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитозов»).

Публикации

По результатам исследований опубликовано 3 статьи, 3 тезиса и материалов докладов, 2 патента, материалы исследований вошли в МУК 3.2.1022-01 «Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитозов», МЗ РФ, М.2001, СаНПиН 3.2.1333-03 «Профилактика паразитарных болезней на территории РФ», МЗ РФ, М. 2003 г.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, перечня цитируемой литературы, включающего 111 источников. Диссертация изложена на 152

страницах, включает 41 таблицу, 17 формул и 15 рисунков. В приложении представлено 3 акта, подтверждающих практическое применение результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыты актуальность проведения работы, цель и основные задачи исследований, предмет, область и объекты исследований, а также их результаты, научная новизна и практическая значимость, излагается структура диссертации.

Выбору и формулировке основной цели работы предшествовал анализ методов защиты окружающей среды от паразитарного загрязнения.

Большое видовое разнообразие гельминтов и их возбудителей в природе требует развития и расширения методов по борьбе с ними. В настоящее время физические, химические и биологические методы воздействия на инвазионное начало являются основой обезвреживания объектов окружающей среды от возбудителей гельминтозов.

На основе критического обзора технической и медицинской литературы за период с 1950 по 2003 г. выявлены основные поставщики инвазионного начала в окружающую среду, и очерчен ареал паразитарного загрязнения почв, водоемов, поверхностных и сточных вод России. С позиций воздействия на возбудителей гельминтозов и последействия на окружающую среду проанализированы существующие методы дегельминтизации, вскрыты их достоинства и недостатки, а также обозначены перспективные направления по поиску новых экономичных и экологичных средств и способов дезинвазии.

Обоснован вывод о том, что на сегодняшний день по санитарно-паразитологическим, экономическим и экологическим характеристикам наиболее эффективной технологией является дегельминтизация контаминированных яиц гельминтов природных и искусственных сред препаратом, получаемым из сухих проростков картофеля. Однако ввиду сезонности производства данного препарата весьма проблематично получать

его значительные количества для обработки масштабных объёмов и площадей, что сдерживает широкое внедрение метода. К тому же не изучено взаимодействие препарата с природными и искусственными биоценозами, что вызывает оправданную осторожность для внедрения перспективного метода со стороны практиков.

Рассмотрены поступление и распространение возбудителей гельминтозов в окружающей среде, их воздействие на человека и животных, на базе чего сформулированы принципы промышленных подходов к дезинвазии загрязненных объектов.

Основные пути попадания яиц гельминтов в почву: нечистоты (при отсутствии биотуалетов); необезвреженные сточные воды, осадки, жидкий навоз, дождевые и талые воды; паводок, вымывающий содержимое уборных; поля орошения; твердые бытовые отходы. Из почвы и воды яйца гельминтов попадают в другие объекты окружающей среды.

Основные пути попадания яиц гельминтов в водоемы: с поверхности загрязненных территорий, а также с речных и морских судов, паводковое затопление территорий, из выпусков недостаточно очищенных и дегельминтизированных сточных вод.

В РФ на 20 % административных территорий почвы населенных мест по гельминтологическому показателю относятся к слабозагрязненным (до 10 яиц в 1 кг); 64 % - к умеренно загрязненным (11-100 экз/кг); 16 % - к сильнозагрязненным (более 100). Содержание яиц гельминтов в 1 кг почвы на территории пляжей, детских садов, мест содержания собак от 200 до 2500 и более. Обсемененность яйцами гельминтов почвы огородов, полей, орошаемых нечистотами, сточными водами и осадками, стоками животноводческих хозяйств - на 1-2 порядка выше.

Обсемененность яйцами и личинками гельминтов навоза и навозных стоков в жижехранилищах составляет 25 тыс. яиц аскарид, 13 тыс. яиц власоглавов, 12 тыс. яиц стронгилят на 1 кг.

В навозных стоках животноводческих хозяйств Московской области яйца гельминтов выявлялись в 100 % исследованных проб в количестве 23,4 — 29,5 экз/л.

В 1 л дождевых и талых стоков в среднем обнаруживается 3,8 - 4,1 яиц гельминтов, в основном аскарид, власоглавов, токсокар, описторхов. В поверхностном стоке с территории Москвы и Московской области яйца гельминтов и цисты патогенных простейших выявлялись в 94,2 % исследованных проб. (2,6 - 6,4 яиц/л; 28,6 - 46,4 цист патогенных простейших в 1 л). Большее количество яиц гельминтов наблюдается в понижениях рельефа местности (балки, ручьи и т.п.). После дождя в донных отложениях водоемов их число увеличивается в среднем в 2,4 раза, в то время как в почве оно уменьшалось в 31 раз. Из этого следует, что одним из главных путей поступления гельминтов в поверхностные водоемы являются диффузные стоки с загрязненных территорий.

Значительное количество яиц гельминтов обнаруживается в поверхностных водоемах, служащих в том числе и источниками водоснабжения. Например, в воде Рублевского водохранилища и канала им. Москвы выявлены жизнеспособные яйца гельминтов в 36,7 % исследованных проб, р. Волга - 83,3 %.

2

3

□ всего

■ жизнеспособных

1-жвдкий ил; 2-сухой ил, 3-почва

Рисунок 1 - Содержание яиц гельминтов в жижесборнике и почве фермы КРС

а) Гельминты и цисты простейших в речной воде

5,1 I [Ж Г

И всего | 2 - Гнилуша; 3,4 - Кундрючья

■ жизнеспособных

б) Почва ловушек и поверхностный сток

а всего

¡жизнеспособных

1 - поверхностный сток; 2 - почва "ловушек"

в) Донные отложения

Рисунок 2 - Количество яиц гельминтов в некоторых природно - техногенных биотопах Ростовской области

На этапе изучения проблемы распространения гельминтов нами проведено санитарно - паразитологическое обследование ряда объектов окружающей среды Ростовской области (рис. 1, 2). Можно видеть близкие показатели по загрязненности объектов окружающей среды в России и Ростовской области.

Сопоставимые с Россией показатели паразитарного загрязнения объектов гидросферы и педосферы имеют и другие страны мира.

Организацию защиты окружающей среды от паразитарного загрязнения можно разделить на три группы: профилактическую, превентивную (одно и то же) и технологическую. Профилактическую защиту - снижение количества выделяющихся возбудителей гельминтозов в окружающую среду от больных людей и животных - ведут службы санитарного и ветеринарного надзора; превентивную и технологическую - эколого-инженерные. Превентивная защита осуществляется в очаге образования паразитарного загрязнения, технологическая - при ликвидации последствий его распространения в педосфере и гидросфере.

Превентивная зашита более эффективна и менее затратна, она может производиться эксплуатационным персоналом, прошедшим соответствующую подготовку, технологическая — требует создания отдельной службы со специальным оборудованием и персоналом. В связи с этим представляется перспективными применение овицидных препаратов нового поколения как высокоэффективных, легко вписывающихся в существующие технологии очистки сточных вод, экономичных, безопасных для обслуживающего персонала и окружающей природной среды.

Вопрос создания технологической защиты крупных потенциально-опасных в распространении инвазионного начала объектов до настоящего времени не рассматривался, поскольку не было экономически и экологически приемлемых овицидов. Появление препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» впервые создает технологическую возможность масштабного проведения

дегельминтизации территорий, сточных вод и их осадков, воды водоемов, поверхностного стока и т. п.

Описаны материалы и методики проведения исследований по обоснованию производства и применению новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ», по оценке воздействия их на почвенную и водную биоту.

Исследования проводили в лабораторных, опытно-промышленных и промышленных условиях. Санитарно - паразитологические исследования эффективности действия препаратов выполняли в соответствии с Методическими указаниями Минздрава РФ (1998, 2000, 2001). Оценку токсичности новых препаратов, контактирующих с объектами педосферы и гидросферы, вели в соответствии Методуказаниями (1987,1995, 1997) с использованием гидробионтов различных систематических уровней: бактерии, инфузории, дафнии, грибы. Оценка фитотоксического действия препаратов проводилась экспресс-методом по проращиванию семян овса, относящихся к наиболее адекватным моделям с точки зрения чувствительности, скорости прорастания и воспроизводимости получаемых результатов.

Моделирование процесса производства сухого и жидкого препарата вели на специально изготовленной установке, в которой была предусмотрена возможность варьирования сортов и видов пасленовых, температуры, влажности, освещенности и длительности процесса роста. Контроль вели по ростовым характеристикам сырья, удельному выходу готового препарата, по его эффективности. Оптимизацию технологии производства, овицидных и технологических свойств препарата вели с применением стратегии активного эксперимента с получением соответствующих математических моделей.

Опытно-промышленную и промышленную отработку режимов применения новых препаратов проводили при дегельминтизации загрязненных донных отложений водоемов, почв теплиц, сточных вод и их осадков.

Описаны результаты, обсуждение и инженерная интерпретация экспериментальные исследований..

Для масштабной дегельминтизации объектов окружающей среды с учетом транспортирования и дозирования предпочтительно выпускать препараты как в сухом, так и в жидком виде. Эти требования определили подходы к выбору сырья и параметров технологии производства сухих и жидких препаратов из растений семейства пасленовых. Критерии выбора - эффективность дегельминтизации, удельный выход сухого или жидкого продукта, вид пасленовых, а также оценка затрат на процесс.

Поскольку действующая активная часть овицидного препарата первого поколения содержится в проростках картофеля, то была выдвинута гипотеза о том, что эти свойства сохраняются на определенной стадии вегетации. Это было подтверждено результатами экспериментов по определению овицидной эффективности препаратов из стеблей картофеля и томатов. В этом случае увеличивается удельный выход сырья с 1 кг картофеля, и производство препарата может стать управляемым круглогодичным, а не сезонным, процессом.

10*(-8) 10*(-9) 10*(-10) 10*(-11) 10*(-12) доза жидкого препарата -•— 14к-Ш-14т 22к ' -22т

Рисунок 3 - Зависимость эффективности дегельминтизации воды р. Дон от дозы, вида (к - картофель, т - томаты) препарата и высоты стеблей (14 и 22 см) при экспозиции 6 часов

Экспериментально установлено (рис.3), что наибольшая эффективность дегельминтизации достигается при обработке речной и сточной воды жидкими препаратами из молодых стеблей (9—14 см) картофеля и томатов. По-видимому, это объясняется тем, что в них содержится максимальное количество действующих веществ, которые частично разлагаются при росте или сушке стеблей, и тем самым, обеспечивают овицидный эффект в более низких концентрациях, чем порошкообразное вещество. Из 1 кг ботвы картофеля выход порошкообразного препарата составляет около 400 г, а жидкого — (600 -700) мл. При использовании жидких препаратов достигается практически 100 % эффект дегельминтизации и уменьшается необходимое для дезинвазии время контакта препарата с загрязненным субстратом до 6 часов.

Овицидная эффективность препарата, изготовленного из высушенных и измельченных проростков гороха или тыквы, составляет 98-99.9%, но получать его в промышленных объемах из-за малого выхода конечного продукта не представляется возможным.

Жидкие препараты, изготовленные из молодых стеблей пасленовых (картофеля и томатов), обладают высокими овицидными свойствами, нетоксичны, экологически безопасны, что позволяет расширить ареал их применения для различных объектов окружающей среды.

Для получения математической и управляемой модели процесса была, реализована 'Л реплики ПФЭ типа К = 2 4-1 с варьируемыми технологическими факторами: X; - сорт картофеля; Х2 - длина стеблей; Хз - температура сушки, °С; Х4 - длительность сушки, сут. Параметры оптимизации: У] — эффект дегельминтизации, %; У2 - удельный выход препарата, кг сухого вещества / кг зеленой массы стеблей.

Проанализируем с позиций оперативного управления процессом производства препарата уравнение регрессии:

У! =89,77-3,69 X, + 1,8 Хз (1)

Максимальная эффективность дегельминтизации 99,5 %. Статистически незначимы в границах интервалов исследований - длина стеблей и длительность их сушки, Х2 и Х4, т. е. варьируемые значения данных факторов находятся в зоне оптимума. Поэтому при производстве препарата принимаем длину скашиваемых стеблей 9 - 14 см и продолжительность сушки — (5 - 8) сут., температура сушки стеблей - 54°С. Выход жидкого препарата в оптимальных условиях можно определять по зависимости:

У2 = 0,361 - 0,056 X, - 0,006 Х3, кг/кг. (2) Практика промышленного применения жидких препаратов показывает, что в зависимости от факторов окружающей среды (температура, освещенность) через 0.5 - 2 месяца, в них начинаются ферментационные процессы, они теряют прозрачность, приобретают кислый запах, пенятся. Особенно это заметно при температурах хранения свыше 15°С. При хранении жидкого препарата при температуре ниже 4°С его ферментация наблюдается через 3 — 6 месяцев. В таких условиях поставка больших партий препарата на значительные расстояния ставится под сомнение или теряет рентабельность. Поэтому требуется разработка способа длительного сохранения препарата без снижения овицидной эффективности в условиях отсутствия холодильного оборудования, что имеет место на практике.

Среди способов консервации жидких сред получили распространение реагенты на основе серебра. Учитывая, что в г.Ростове-на-Дону имеется промышленное производство серебросодержащего раствора ССД, была изучена возможность его использования для стабилизации препарата дозами, не превышающими ПДК иона серебра для хозяйственно-питьевых вод (0,05 мг/л).

Была реализована 'Л реплики ПФЭ типа К = 24"1 с варьируемыми независимыми и некоррелированными факторами: X] - доза препарата мг/м3 сточных вод; Х2 - концентрация А§+, мг/л; Х3 - время экспозиции препарата с яйцами аскариды, час; Х4 - срок хранения, мес. Параметр оптимизации: У -эффект дегельминтизации, %.

У = 62,86 + 3,77 X, + 5,32 Х2+ 29,45 Х3, % (3) В натуральных переменных: У = 7,56 Дп + 212,8 СА8 + 9,82 Т - 34,59, % (4)

Незначим фактор Х4 - период хранения препарата, значение которого находится в интервале 0-6 месяцев, т.е. действие стабилизированного (6 месяцев) ионами серебра препарата и нестабилизирванного (0 мес.) одинаково. Из этого следует важный технологический вывод, что через 6 месяцев хранения на свету при температуре окружающей среды активность стабилизированного жидкого овицидного препарата не снижается. Эти данные подтверждены лабораторными исследованиями овицидной активности препаратов со сроками хранения 1-6 месяцев.

Используя (4), на стадии проектирования можно вести технологические расчеты управления процессом дегельминтизации. Например, мощность емкостных сооружений недостаточна для обеспечения 12 часов контакта препарата с инвазионным материалом, а составляет только 8 часов. Чтобы сохранить близкую к 100 % эффективность дегельминтизации при уменьшенном времени экспозиции, требуется определить новые дозы препарата и консерванта (ионов серебра). Для удобства пользователей на базе уравнения регрессии в кодированных переменных составлены расчетные таблицы и зависимости дозы препарата от требуемой эффективности дегельминтизации при фиксированных значениях времени экспозиции. (Как пример, табл. 1).

Таблица 1 — Расчетная доза препарата дегельминтизации сточных вод (стабилизация препарата ионами серебра дозой 0,05 мг/л)

Время контакта, час Доза препарата, мг/м3 при э< »фекте дегельминтизации, %

90 95 97 99,5

6,0 7,28 7,94 8,21 8,54

8,0 4,68 5,34 5,61 5,94

10,0 2,08 2,74 3,01 3,34

12,0 0,01 0,05 0,41 1,19

В состав серебросодержащего раствора входит лимонная кислота, которая является комплексообразующим агентом для ионов серебра, что препятствует

выпадению его в осадок и тем самым - снижению его пролонгированного эффекта. Оценку влияния вклада компонентов серебросодержащего раствора в процесс дегельминтизации проводили в виде двух оценочных реплик активного эксперимента типа 24"1.

На первом этапе исследований варьируемыми факторами процесса являлись: количество гельминтов в пробе, концентрация серебра, время экспозиции и стехиометрическая доза лимонной кислоты (по отношению к иону серебра). Параметр оптимизации - эффективность дегельминтизации, максимальное значение которой составляло 92,7 % при концентрации серебра 1 мг/л, минимальное - 0, без серебра. Из анализа математической модели

У = 31,5 + 5,18 X, +31,5 Х2 + 14,58 Х3 - 5,2 X, (5) следует, что наибольший вклад в дегельминтизацию вносит концентрация серебра (Х2). Однако его дозы превышают ПДК, поэтому можно только качественно отметить влияние серебра на процесс дегельминтизации.

На втором этапе - выясняли, каково сочетанное действие ионов серебра и жидкого овицидного препарата. В оценочном активном эксперименте при фиксированном исходном содержании возбудителей гельминтозов (200 яиц аскариды) наряду с компонентами консервирующего раствора варьировали дозу жидкого препарата.

У = 55,93 + 4,39 X, - 3,68 Х2 + 36,85 Х3 + 9,35 Х4 (6) Основной вклад в эффективность дегельминтизации вносят концентрация препарата Х3 и время экспозиции Х4, которые следует увеличивать для повышения эффективности процесса. Учитывая, что значения коэффициентов при Х| (концентрация серебра) и Х2 (стехиометрическая доза лимонной кислоты) приблизительно равны, а знаки, указывающие на повышение эффективности процесса, противоположны, можно считать, что их вклад взаимно уравновешивается. Это означает, что основная функция

серебросодержащего раствора - сохранение срока годности препарата, а жидкого препарата - дегельминтизация.

Экспертные исследования по оценке воздействия жидкого препарата на окружающую среду и человека, а также определению его овицидной эффективности проводились нами совместно с НИИЭЧГОС им.А.Н.Сысина РАМН и в лаборатории санитарной паразитологии ИМПиТМ им.Е.И.Марциновского (г. Москва).

Результаты комплексной санитарно-гигиенической и санитарно-паразитологической оценки степени опасности жидкого препарата для окружающей среды при использовании его в качестве овицидного реагента в дозах 10"5-10"12 (10 - 0,000001 мл/м3 обрабатываемого субстрата) показали, что препарат:

- обладает высокой овицидной эффективностью;

- не оказывает влияния на микрофлору объектов окружающей среды (кишечные палочки, энтерококки и колифаги), соответственно, не влияет негативно на процессы биологического разложения органических веществ в почве и воде, т.е. не снижает процессы их самоочищения;

- не обладает токсическим, фунгицидным и фиготоксическим действием, не вызывает изменения органолептических свойств воды водоемов.

По изученным критериям и показателям препарат относится к 4 классу опасности (малоопасные), и принадлежит к веществам, не нуждающимся в установлении гигиенических нормативов.

На основании результатов исследований разработаны технические условия на производство овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» ТУ 9336-004-49785509-01 от 01.03.2001, получены санитарно-гигиеническое заключение и сертификат соответствия на готовую продукцию.

Опытно-промышленные и промышленные испытания новых препаратов проведены при превентивной и технологической дегельминтизации некоторых объектов педосферы и гидросферы, а также сточных вод и их осадков (табл. 2).

В пробах донных отложений р. Темерник количество жизнеспособных яиц гельминтов составляет от единиц до сотен в 1 л, вследствие попадания неочищенных городских сточных вод и диффузного стока. В извлекаемые при расчистке русла донные отложения вводили жидкий препарат дозой 10"6. Смешение препарата с массой производилось в закрытой емкости, при транспортировании донных отложений на полигон складирования жидких отходов в аэробных условиях. После 12 часов контакта препарата с донными отложениями в пробах, отобранных по методу «конверта», с площадок полигона жизнеспособных яиц гельминтов не обнаружено. Обработка донных отложений ведется в промышленных условиях более года, при ежемесячном технологическом контроле.

Таблица 2 - Выборочные показатели дегельминтизации некоторых объектов окружающей среды'

№ п/п Объект Количество Вид субстрата Эдег, % Длительность, год

1 ОСК г.Новочеркасск 30000 м3/сут Сточные воды, осадки 98,5 2

2 ОСК, г. Сургут 1500 м^/сут Осадки сточных вод 99,0 1

3 Р. Темерник 12 м^/сут Донные отложения 99.9 1.5

4 Теплица 400 м2 Почва 99.0 2

Обработку почвы теплицы, контаминированной яйцами гельминтов животных, производили дождеванием раствора жидкого препарата в водопроводной воде при температуре 16°С. Доза внесения препарата в пересчете на активное вещество составила 1 г/м2 или 1 г/150 кг (0.7х10"5). Через 24 часа после дождевания жизнеспособных яиц гельминтов в почве обнаружено не было, при начальном содержании - (3 - 9) в 1 кг. Из этого следует, что в микроаэрофильных условиях почв также осуществляется эффективная дегельминтизация.

Для превентивной дегельминтизации сточных вод и их осадков перед попаданием их в окружающую среду жидкие препараты нового поколения

применяются в гг. Новочеркасск, Сургут, пос. Головинка прошли опытно-промышленные испытания и приняты к внедрению в гг. Москва, Зеленоград, Кемерово, Амвросиевка.

Результаты проведенных опытно-промышленных испытаний подтвердили (расхождение не более 10 %) и позволили уточнить выводы лабораторных исследований, на базе чего были составлены рекомендации по применению препаратов нового поколения для превентивной и технологической дегельминтизации донных отложений водоемов, загрязненных почв, нечистот из выгребов, сточных вод и их осадков.

Приведена методика расчета получения препарата на производственной установки по выпуску и применению овицидных препаратов нового поколения, а также обоснованы практические рекомендации по дегельминтизации объектов окружающей среды, дана их эколого — экономическая оценка.

На основе полученных достоверных математических моделей производства и применения препаратов нового поколения составлена инженерная методика расчета.

1.Исходя из климатологических и географических данных расположения объекта дегельминтизации, выбирается тип используемого препарата: сухой или жидкий. (При удаленном от места производства объекте дегельминтизации рекомендуется применять сухой, чтобы сократить транспортные расходы. Жидкий, неконсервированный ионами серебра, препарат рекомендуется применять при среднелетней температуре не выше +10 °С или при хранении его в холодильнике).

2.С учетом нормативных требований к воздействию на окружающую среду принимается расчетная эффективность дегельминтизации (почв, речных вод и донных отложений, сточных вод и их осадков), Э, %, и рассчитывается доза овицидного препарата, Дп, обеспечивающая ее, мг/м3:

- при использовании препарата из высушенных стеблей картофеля: без или со стабилизацией рабочего раствора ионами серебра, при определяемом местными особенностями времени контакта с инвазионным материалом (6-12) час.;

- аналогично - при использовании жидких препаратов.

3.По найденным и принятым расчетным значениям проверяется эффективность дегельминтизации

Э = 7,56 Дп + 212,8 САе + 9,82 ТЭКсп - 34,59, %, где Сд8 — концентрация ионов серебра в консервирующем растворе (0-1 мг/л); Тэюш - время контакта препарата с гельминтами, 6-12 час.

4.По расчетной дозе препарата, Дп, вычисляется его (суточная, месячная и годовая) потребность как произведение дозы на расход (объем, площадь, т.д.): Мп = Дп х СХ V, Б), г (кг)/сут (мес.,год).

5.Зная Мп, через удельный выход препарата Муд вычисляется потребность в посадочном материале (картофеле) для получения сухого вещества

Мпм = мп/ муд , кг /мес (год), где Муд = 0.349 + 0.06 Б - 0.0003 Тсуш, кг/кг;

Тсуш рекомендуется принимать 36 °С; выход жидкого препарата из стеблей картофеля и томатов высотой 9 - 14 см равен 1.5 Муд.

б.Расчет длительности роста до расчетной высоты стеблей ведется по

выражению Н„ = 1.25 т-0.51, см,

где т — длительность роста стеблей, 10-25 суток.

На основании перспективной потребности в препарате составляется календарный план закладки посевного материала, уборке стеблей и производству препарата.

Выполненные расчеты для ряда превентивных и технологических дезинвазий объектов окружающей среды показали работоспособность изложенной методики. Например, потребность в препарате для дегельминтизации жидкой фазы очистных сооружений сточных вод г.Кемерово равна 0,01 мл/м3. Обработка жидкой фазы сточных вод расчетной дозой

препарата в течение месяца обеспечила фактическую эффективность дегельминтизации 95 %, при проектной - 99,5 %. Близкие показатели получены и при дегельминтизации донных отложений р. Темерник (99,9 и 99,8).

Проведено сравнение приведенных затрат на дегельминтизацию 1416 м3/сут осадков сточных вод очистных сооружений канализации г. Кемерово по 3 вариантам: 1 — термическая обработка всего образующегося жидкого осадка в аппаратах при температуре выше 60 С и выдерживание его в емкости в течение 20-30 мин. 2 - дегельминтизация образующихся осадков в метантенках в режиме термофильного сбраживания. 3 - дегельминтизация жидким препаратом «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» дозой 0,01 мл/м3. Приведенные затраты составили, соответственно, руб/год: 1- 17 020 372; 2 - 6 923 201; 3 - 2 517 189. Отсюда следует существенное экономическое преимущество применения препарата нового поколения. К тому же нет теплового и энергетического воздействия на окружающую среду, как в вариантах 1 и 2.

основные вывода

Основные выводы, полученные в результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований, заключаются в следующем:

1. Обоснованы технологические требования к выбору сырья и оптимизированы технологические параметры производства и применения новых овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» на основе пасленовых для дезинвазии объектов педосферы и гидросферы.

2. Изучены санитарно-токсикологические показатели новых препаратов. Выявлены закономерности и определены пороговые концентрации воздействия на индикаторные организмы педосферы и гидросферы, что позволило отнести новые препараты к 4 классу опасности.

3. Получены математические модели производства и применения жидких и сухих препаратов на основе пасленовых, которые адекватно описывают

экспериментальные результаты и на базе которых предложены инженерные методики проектирования дезинвазии объектов педосферы и биосферы.

4. Для сохранения овицидных свойств препарата в течение длительного времени предложена консервация его цитратными комплексами ионов серебра в дозах 0,01-1 мг/л. Установлен синергидный эффект ионов серебра и цитрата в подавлении инвазионного начала.

5. Расширены границы применения новых препаратов: эффективность дегельминтизации объектов педосферы и, гидросферы не снижается в анаэробных и аноксидных средах.

6. Разработаны и зарегистрированы Госстандартом «Технические условия на производство и применение препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» в практике дегельминтизаци» ТУ 9336-004-49785509-01 от 01.03.2001. Получено гигиеническое заключение ЦГСЭН Ростовской обл. на производство новых препаратов.

7. Разработаны и используются в практике эксплуатации и проектирования рекомендации по способам превентивной и технологической дегельминтизации . объектов педосферы и гидросферы новыми препаратами серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

8. Опытно-промышленные испытания показали высокую эффективность, технологичность и экологическую безопасность новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» при дезинвазии почв, донных отложений водоемов, сточных вод и их осадков. Эффективность составила 97.6 - 99.8 %.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. Серпокрылов Н.С., Грибова O.A., Гримайло JI.B., Хроменкова Е.П., А.А.Грибов. Некоторые санитарно-гигиенические характеристики препаратов серии «БИНГСТИ» на основе пасленовых// Строительство 2001: Материалы международной научно-практичесокй конференции. РГСУ. - г. Ростов-на-Дону,

2001. - С.15 (автор - 35 %).

2. Серпокрылов Н.С., Грибова O.A., А.А.Грибов. Технологические особенности производства растительных овицидных препаратов серии «БИНГСТИ»// Строительство 2001: Материалы международной научно-практичесокй конференции. РГСУ. - г. Ростов-на-Дону, 2001. - С.45-46 (автор -35 %).

3. Серпокрылов Н.С., Грибова O.A., Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Социально-паразитологическая роль очистных сооружений// Человек и окружающая природная среда - проблемы взаимодействия: Материалы 4 международной научно-практической конференции. - г. Пенза, 2001. - С. 18-21 (автор-35%).

4. Серпокрылов Н.С., Грибова O.A., Хроменкова Е.П. Санитарно-токсикологическое обоснование применения овицидного препарата «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ»// Экология и безопасность жизнедеятельности: Материалы 2 международной научно-практической конференции. - г.Пенза,

2002. - С.221-223 (автор - 35 %).

5. Serpokrylov N., Grymaylo L., Jromenkova E., Dolshenko L., Gribova O. Deshelmintacion de aguas residuales con preparados de origen vegetal// Agua y Ambiente, Propuesto a futuro: Memorias de 1er Congreso Estatal Queretaro.- 2001, P.12-19 (автор-25%).

6. Патент РФ № 2162823 от 10.02.2001 «Средство для обеззараживания сточных и водопроводных вод от яиц гельминтов» (автор - 35%).

7. Патент РФ № 2218309 от 09.06.2003 «Препарат для дегельминтизации сточных и природных вод» (автор - 35%).

Подписано б печать 20.П.2003г Тираж 100 экз. Заказ 298 Типография НП1А г.Новочеркасск,ул.Пушкинская Ш 346428

5 -M

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Грибова, Ольга Андреевна

Введение

1. Возбудители паразитозов в окружающей среде и методы их дезинвазии

1.1. Краткая характеристика возбудителей паразитозов в окружающей среде

1.2. Методы дегельминтизации объектов окружающей среды

1.2.1. Физические методы

1.2.2. Химические методы

1.2.3. Биологические методы 28 Выводы по 1 главе и постановка задач исследований

2. Санитарно-паразитологическое обоснование необходимости масштабной дегельминтизации объектов окружающей среды

2.1. Рассеивание и циркуляция возбудителей паразитозов в окружающей среде

2.2. Развитие и устойчивость возбудителей паразитозов в различных условиях окружающей среды

2.3. Мониторинг паразитарного загрязнения объектов окружающей среды Ростовской области

2.4. Овицидные технологии и препараты: типы, способы, получение и применение

Выводы по 2 главе

3. Материалы и методики исследований

3.1. Методика определения жизнеспособных и нежизнеспособных форм яиц гельминтов

3.2. Экспериментальная установка и методика определения технологических параметров производства твердых и жидких овицидных препаратов

3.3. Методика исследования воздействия жидких овицидных препаратов на индикаторные организмы окружающей среды

3.4. Характеристика объектов и методика опытно-промышленной апробации новых жидких овицидных препаратов

3.4.1. ОСК г. Кемерово

3.4.2. ОСК ФГУП НЗСП

3.4.3. Донные отложения р. Темерник 64 Выводы по 3 главе 65 4. Экспериментальные исследования получения, производства и оптимизация свойств овицидных препаратов

4.1. Выбор и исследование свойств сырья для производства овицидных препаратов

4.1.1. Исследование технологии получения и овицидных свойств сухого препарата из стеблей картофеля

4.1.2. Исследование технологии получения и овицидных свойств жидкого препарата из стеблей томатов и картофеля

4.1.3. Исследование технологии получения и овицидных свойств жидкого препарата из проростков тыквы

4.2. Оптимизация технологических параметров производства и овицидных свойств новых препаратов 74 4.2.1. Оптимизация технологических параметров производства нового овицидного препарата

4.2.2.0птимизация состава и овицидных свойств жидкого препарата

4.2.2.1. Изучение овицидного эффекта ионов серебра в сочетании с лимонной кислотой

4.2.2.2. Изучение овицидного эффекта ионов серебра в сочетании с лимонной кислотой и овицидным препаратом

4.3 Исследования воздействия нового жидких овицидных препаратов на индикаторные организмы окружающей среды

4.3.1. Исследования по оценке влияния жидких овицидных препаратов на процессы самоочищения

4.3.2. Гигиеническая оценка фунгицидных свойств жидких овицидных препаратов

4.3.3. Исследование по изучению овицидных свойств жидких препаратов

4.3.4. Токсикологическая оценка влияния жидких овицидных препаратов на биотесты

4.3.5. Изучение фитотоксического действия жидких овицидных препаратов

4.4. Опытно-промышленные испытания оптимальных овицидных препаратов

4.4.1. Результаты опытно-промышленных испытаний жидкого овицидного препарата из ботвы картофеля для дегельминтизации сточных вод и осадков ОСК г.Кемерово

4.4.2. Результаты опытно-промышленных испытаний жидкого овицидного препарата из ботвы картофеля для дегельминтизации сточных вод и осадков ОСК ФГУП НЗСП

4.4.3. Результаты опытно-промышленных испытаний жидкого овицидного препарата из ботвы картофеля для дегельминтизации донных отложений р.Темерник

Выводы по 4 главе

5. Разработка рекомендаций на проектирование, производство и применение овицидных препаратов, их эколого-экономическая оценка

5.1. Разработка методики проектирование на производство и применение овицидных препаратов «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ»

5.2. Разработка технических условий на производство овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ»

5.3. Эколого- экономическая оценка разработанных технологических предложений Выводы по 5 главе Заключение

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научное обоснование технологии производства и применения растительных препаратов для дегельминтизации инвазированных объектов окружающей среды"

Охрана окружающей среды от загрязнений находится в центре внимания государств, международных организаций, ученых и работников разных отраслей науки и практики всего мира.

Большое значение имеет профилактика борьбы с возбудителями паразитарных заболеваний. Паразитозы - широкая группа болезней, в значительной степени определяющая состояние здоровья населения России. Эпидемиологическая ситуация по паразитарным болезням в России остается напряженной. Ежегодно в стране, по данным официальной статистики, регистрируется свыше одного миллиона больных паразитозами, из которых 90% приходится на гельминтозы. По данным экспертных оценок ученых истинное число больных паразитозами в России превышает 20 млн. человек.

Широкое распространение гельминтозов во многом зависит от санитарно-паразитологического состояния среды обитания человека, т.е. от наличия условий для риска новых заболеваний.

Мощными факторами загрязнения яйцами гельминтов различных объектов окружающей среды (почва, поверхностные водоемы и др.) является сброс в водоемы или использование для орошения и удобрения почвы необеззараженных сточных вод и их осадков. При этом происходит не только загрязнение водоемов, большое количество жизнеспособных яиц гельминтов длительное время сохраняются в осадках сточных вод, чем способствуют вторичному загрязнению почв, используемых в сельском хозяйстве. Происходит увеличение вероятности заболеваний паразитозами не только людей, но и животных.

По расчетам специалистов объемы сбрасываемых в водоемы неочищенных сточных вод в России в 2000 г. составили 200 км3. С учетом того, что один кубометр сточной воды разбавляется десятью кубометрами чистой, общий объем загрязненных вод составит около половины суммарного стока рек

России. Объемы выбросов патогенноопасных осадков сточных вод составляют примерно 18 км3.

В сточных водах обнаружены и идентифицированы яйца 15 видов гельминтов. Количество их колеблется от нескольких единиц до нескольких десятков и даже сотен в одном литре сточных вод и осадков и зависит от уровня заболеваемости гельминтозами населения и животных в данной местности, от расхода воды и т.д.

Только около половины образующегося в настоящее время объема сточных вод подвергается какой-либо обработке, остальные сбрасываются в водоемы неочищенными, загрязняя последние. Функционирующие очистные сооружения не обеспечивают полной дегельминтизации осадков сточных вод в силу значительной перегрузки или морально устаревших технологических схем обработки вод. Экономичной технологии дегельминтизации сточной воды на сегодняшний день не существует. Что касается методов дегельминтизации сточных вод и их осадков на сооружениях малой канализации, то таковые практически отсутствуют.

Также отсутствуют методы дезинвазии территорий, загрязненных животноводческими отходами. Как следствие - инвазированные поверхностный сток, вода водоемов, и донные отложения.

Однако только с разработкой овицидного препарата из проростков картофеля в 90-х годах прошлого века появилась технически и экономически осуществимая возможность проведения масштабной дезинвазии различных объектов окружающей среды. В то же время, сезонность получения препарата, малый и нерегулируемый выход конечного продукта из сырья, отсутствие комплексной оценки его воздействия на биоту, технических условий на его производство, а также существующие рекомендации по применению только в аэрируемых условиях, ограничивают возможную перспективу внедрения отечественного природного овицидного средства, которому нет аналогов в мировой практике.

Все вышеперечисленное указывает на актуальность и необходимость изыскания методов эффективной дегельминтизации инвазированных объектов окружающей среды, проведения комплексных исследований по расширению сырьевой базы, обоснованию и созданию производства препаратов нового поколения для эффективной дегельминтизации объектов окружающей среды. Область исследований - прикладная экология, изучение физико-химических свойств и влияния овицидного препарата нового поколения на биоту, а также обоснование параметров его воздействия на инвазированные почвы, донные отложения водоемов, сточные воды и их осадки.

Объект исследований - паразитарные агенты (яйца гельминтов), овицидные препараты нового поколения, вода поверхностных водоемов, почвы, донные отложения, сточные воды, осадки сточных вод, очистные сооружения канализации различного объема и мощности.

Предмет исследований - технология производства и применения эффективных, экологичных и экономичных овицидных препаратов нового поколения, в рамках защиты окружающей среды от паразитарного загрязнения. Цель и задачи исследований - обоснование технологии производства и применения в практике новых эффективных, экологичных и экономичных препаратов для защиты педосферы и гидросферы от паразитарного загрязнения. Основными задачами исследования явились:

1 .Обоснование выбора оптимальных характеристик сырья, разработка технологии и оптимизация рабочих параметров процесса получения новых препаратов серии «ПУРОJTАТ-БИНГСТИ».

2.0пределение санитарно - токсикологических свойств новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

3.Поиск и изучение факторов для оптимизации овицидных свойств новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

4.Разработка методики расчета установки по производству сухих и жидких овицидных препаратов для дегельминтизации объектов окружающей среды.

5.Разработка технических условий на производство и рекомендаций на применение овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ». б.Опытно-промышленные испытания и эколого - экономическая оценка эффективности новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ». Основная идея работы заключается в научном обосновании и разработке технологических решений по расширению сырьевой базы для производства и внедрения новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» в практику дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы.

Методы исследований - математическое моделирование; санитарно-паразитологические; эколого-паразитологические; метод производственных и полу-производственных испытаний, отработка в лабораторных и промышленных условиях технологии производства и применения новых жидких и сухих овицидных препаратов; оценка их воздействия на почвенные, водные микробные сообщества, и растительность по действующим ГОСТ и методических указаниям Минздрава РФ. Научная новизна полученных результатов:

- впервые установлена и оценена овицидная активность сухих и жидких препаратов из стеблей картофеля и томатов;

- получены математические описания, необходимые для принятия проектных решений, процессов:

1 - производства новых (сухих и жидких) овицидных препаратов из стеблей картофеля и томатов;

2 - приготовления стабилизированных и нестабилизированных рабочих растворов препаратов для дегельминтизации объектов окружающей среды;

3 - проведения дегельминтизации почв, донных отложений водоемов, сточных вод и их осадков;

4 - выявлены закономерности и определены пороговые концентрации воздействия на индикаторные организмы педосферы и гидросферы, что позволило в соответствии с утвержденными МЗ РФ требованиями и стандартами отнести новые препараты к 4 классу опасности;

5 - обоснованы оптимальные параметры технологии производства и применения новых овицидных препаратов;

6 - установлен стабилизирующий эффект цитрата серебра, определяющий длительную сохранность овицидных свойств жидких препаратов и его синергидность по отношению к дегельминтизации;

7 - показана возможность применения жидких препаратов в анаэробных и аноксидных средах.

Наиболее существенные результаты, полученные лично автором:

- обоснование методики и выбор оптимальных видов и вегетационных характеристик картофеля и томатов для производства препаратов нового поколения;

- определение факторов и ингредиентов для оптимизации состава жидких овицидных препаратов с консервантами;

- оценка воздействия препаратов нового поколения на педосферу и гидросферу и установление класса их опасности;

- проведение опытно-промышленных и промышленных испытаний новых препаратов при дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы, а также сточных вод и их осадков;

- участие в разработке Технических Условий на производство новых овицидных препаратов и в создании их промышленного производства. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена: применением апробированных методик экспериментальных исследований с использованием аттестованных методик анализов и поверенных приборов; удовлетворительной сходимостью (погрешность не более 10 %) расчетных и экспериментальных (лабораторных и промышленных) данных. Практическая значимость работы:

- разработан, оптимизирован и доведен до промышленной реализации технологический процесс получения сухих и жидких овицидных препаратов из стеблей картофеля и/или томатов;

- разработаны методики проектирования производства и применения препаратов нового поколения в практике;

- разработаны и зарегистрированы ТУ на технологический процесс получения новых овицидных препаратов, получены санитарно-гигиеническое заключение и сертификат соответствия на готовый продукт;

- составлены рекомендации по применению препаратов нового поколения для дегельминтизации донных отложений водоемов, загрязненных почв, нечистот из выгребов, сточных вод и их осадков, которые внедрены на ряде объектов и приняты к проектированию тремя проектными институтами.

Реализация результатов работы. Стабилизированный жидкий овицидный препарат применяется для дегельминтизации донных отложений р.Темерник, почв теплиц и приусадебных участков, сточных вод и их осадков в гг. Новочеркасск, Сургут, пос. Головинка, Красная поляна; прошел опытно-промышленные испытания и принят к внедрению в гг. Москва, Зеленоград, Кемерово, Амвросиевка и др. Рекомендации по внедрению результатов работы вошли в ряд проектов реконструкции станций аэрации (гг. Адлер, Пятигорск, Ростов н/Д, Донецк, ст. Павловская и др.).

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

- обоснование выбора сырья, технология и оптимизация рабочих параметров технологического процесса получения новых препаратов;

- оценка воздействия и определение пороговых доз применения препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» на почвенную флору и фауну, растения и гидробионты водоемов;

- методика расчета установки по производству новых овицидных препаратов и технологии дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы;

- Технические Условия, рекомендации по применению и результаты внедрения новых овицидных препаратов в практику дегельминтизации объектов окружающей среды.

Апробация работы. Основное содержание работы доложено и обсуждено на: Международных научно-практических конференциях "Строительство - 1999

2003 гг". - РГСУ, г. Ростов-на-Дону; международных конференциях молодых специалистов Ростовской экономической академии в 1999 - 2000 гг., г. Ростов-на-Дону; 4 и 5 международной научно-практической конференции, «Человек и окружающая природная среда - проблемы взаимодействия», г. Пенза, 2001, 2002 гг.; на Первом конгрессе штата Керетаро «Проблемы и перспективы воды в штате Керетаро», Мексика, 2001 г.

Минздравом РФ препарат «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» рекомендован в качестве средства для дегельминтизации. («Методические указания МУ 3.2.1022-01 от 15.03.2001г. «Профилактика паразитарных болезней. Мероприятия по снижению риска заражения населения возбудителями паразитозов»).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 статьи, 3 тезиса и материалов докладов, 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, перечня цитируемой литературы, включающего 111 источников. Диссертация изложена на 152 страницах, включает 41 таблицу, 17 формул и 15 рисунков. В приложении представлено 3 акта, подтверждающих практическое применение результатов работы.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Грибова, Ольга Андреевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .Обоснованы технологические требования к выбору сырья и оптимизированы технологические параметры производства и применения новых овицидных препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» на основе пасленовых для дезинвазии объектов педосферы и гидросферы.

2.Исследованы санитарно-токсикологические свойства новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» в НИИЭЧГОС им. Сысина и лаборатории санитарной паразитологии им. Марциновского (г. Москва). Выявлены закономерности и определены пороговые концентрации воздействия на индикаторные организмы педосферы и гидросферы, что позволило отнести новые препараты к 4 классу опасности.

3.Получены математические модели производства и применения жидких и сухих препаратов на основе пасленовых, которые адекватно описывают экспериментальные результаты и на базе которых предложены инженерные методики проектирования дезинвазии объектов педосферы и биосферы.

4.Для сохранения овицидных свойств препарата в течение длительного времени предложена консервация его цитратными комплексами ионов серебра в дозах 0,01-1 мг/л. Установлен синергидный эффект ионов серебра и цитрата в подавлении инвазионного начала.

5.Расширены границы применения новых препаратов: эффективность дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы не снижается в анаэробных и аноксидных средах.

6.Разработаны и зарегистрированы Росстандартом «Технические условия на производство и применение препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» в практике дегельминтизации» ТУ 9336-004-49785509-01 от 01.03.2001. Получено гигиеническое заключение ЦГСЭН Ростовской обл. на производство новых препаратов.

7.Разработаны рекомендации по способам превентивной и технологической дегельминтизации объектов педосферы и гидросферы новыми препаратами серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ».

8.Опытно-промышленные испытания показали высокую эффективность и технологичность новых препаратов серии «ПУРОЛАТ-БИНГСТИ» при дезинвазии донных отложений водоемов, сточных вод и их осадков. Эффективность составила 97 - 99,8 %.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Грибова, Ольга Андреевна, Новочеркасск

1. Лукьяненко В.П. Критическое состояние водных ресурсов в СССР // Здоровье мира. 1990. - №1 - 2.

2. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.И. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Стройиздат,1996.

3. Евилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. М.: Стройиздат. Ленинградское отделение, 1998.

4. Патент № 2062752 РФ, 6 С 02 F 1/50. Средство для обеззараживания сточных и водопроводных вод от яиц гельминтов / Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Ермолова Р.С. (РФ). Заявл. 10.09.1993.

5. Патент № 2120421 РФ, 6 С 02 F 11/00. Способ дегельминтизации осадков сточных вод от яиц гельминтов / Долженко Л.А., Шевцов Д.А., Серпокрылов Н.С., Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Калмыков Н.И. (РФ). Заявл. 20.11.1997.

6. Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Димидова Л.Л. Новые подходы к вопросу дегельминтизации сточных вод и их осадков // Материалы научно-практической конференции: Тезисы докладов. Ростов н/Д: РГСУ. - 1997.-с.31.

7. Касатиков В.А. Утилизация осадков сточных вод и бытовых стоков // Водоснабжение и канализация. 1990. - № 3. - С.23.

8. Каримова К.К. Эффективность очистки сточных вод от яиц гельминтов // Проблемы паразитологии. Киев: 1972. - ч.1. - С.337-339.

9. Ю.Кебина В .Я. Санитарно гельминтологическая оценка метода центрифугирования осадков сточных вод // Медицинская паразитология. -1970. -№ 3. -С.311.

10. П.Чиликин М.М. Обеззараживание от яиц гельминтов механически обезвоженного осадка сточных вод // Медицинская паразитология. 1973. - № 1.-С.82.

11. Гримайло JI.B. Интегрированный метод дезинвазии объектов окружающей среды при аскаридозе. Дисс.канд.мед.наук. Ростов н/Д., 1990. - 154с.

12. Колобанов С.К., Ершов А.В., Кигель М.Е. Проектирование очистных сооружений канализации. Киев: Будивельник, 1977.

13. Хроменкова Е.П. Санитарно гельминтологическое обоснование мероприятий по охране окружающей среды как основа профилактики гельминтозов. Дисс.канд.мед.наук. - Ростов н/Д., 1992. - 201с.

14. Романенко Н.А. Санитарная гельминтология. М.: Медицина, 1982.

15. Bull R.O. Health effect of alternative disinfection and their reaction production // J/Amer. Water Works Assoc.-1980.V.72. № 5.- P 229 - 303.

16. Y. Onoi, Somija I., Kawamura M. Genotoxity of organic substances in municipal sewage and its ozonated products // Water Sci. and Texnol.-1992.V.25. № 11.- P 285-291.

17. T. Sato, H. Yamamori, H. Matsuda et al. An astimation of safety of ozonation and chlorination of a water purification plant // Water Sci. and Texnol.-1992.V.26. -№ 9.-P 2385 -2388.

18. Гутенев B.B., Хасанов М.Б., Денисова И.А. Повышение бактерицидной усойчивости озонированной воды малыми дозами серебра // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2000. - №4.

19. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. — Киев: Наукова думка, 1983.

20. Савлук О.С. Пути интенсификации антимикоробного действия дезинфектинтов // Химия и технология воды. 1982. - Т.4. - № 1. -С.79-82.

21. Гутенев В.В., Хасанов М.Б., Денисов В.В. Сокращение применения хлорсодержащих дезинфектантов в питьевом водоснабжении // Водоснабжение и санитарная техника. 2001. - №1. - С.27-29.

22. Романенко Н.А., Падченко И.К., Чебышев Н.В. Санитарная паразитология. М.: Медицина,2000. - 320с.

23. Беэр С.А., Сергиев В.П., Романенко Н.А. и др. Роль водного фактора в распространении паразитарных болезней человека в России // Матер. Межд. Конгресса «Вода, экология и технология».- М.Д994.-Т.4.

24. Бронштейн A.M., Учуаткин Е.А, Романенко Н.А. и др. Комплексная оценка очагов описторхоза в Коми-Пермяцком автономном округе // Медицинская паразитология. 1989. - № 4 - С. 66 - 71.

25. Василькова З.Г. Методы гельминтологических исследований. — М.: Медгиз, 1955.-103с.

26. Герасимов И.В. Оценка по гидрометеорологическим показателям значения поверхностного стока в загрязнении водоемов яйцами дифиллоботриид // Мед. Паразитология 1989. - № 2. - С.27-30.

27. Гороненкова О.Н., Аляутдина Л.В., Тимошенко Н.И. и др. Загрязненность почвы яйцами токсокар в г. Москве // Паразитарное загрязнение мегаполиса Москвы.-М., 1994. С.15-16.

28. Горохов В.В. Региональный мониторинг гельминтозов в Московской области // Паразитарное загрязнение мегаполиса Москвы. М., 1994.

29. Гримайло Л.В., Романенко Н.А., Канцан В.Н. Новые подходы к вопросу дезинвазии объектов окружающей среды (почва, сточные воды)//Экологически безопасное использование сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве. Барнаул, 1995. - С.310-313.

30. Димидова Л.Л., Романенко Н.А. Дегельминтизация осадков сточных вод на иловых площадках в условиях степной зоны Северного Кавказа // Гельминтозы человека. Л., 1985. - С.83-88.

31. Захаров П.В. Выживаемость яиц свиной аскариды в компостах и животноводческих стоках // Бюл. Всесоюзн. ин-та гельминтол. — 1988. — Вып. 49. -С.21-23.

32. Канцан В.Н. Изучение выживаемости яиц гельминтов в сточной воде на очистных сооружениях // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды: Тезисы докл. 4-й Ростовской областной научно-практической конференции. -Ростов на - Дону, 1985. - С.33-34.

33. Котельников Г. А. Гельминтологические исследования животных и окружающей среды. М.: Колос, 1984. - 208с.

34. Котельников Г. А. Гельминтологические исследования животных и окружающей среды. М.: Роскомиздат, 1991. - 146с.

35. Куприянова Н.Ю. Развитие яиц токсокар в почве г. Иркутска // Проблемы экологии Прибайкалья. Иркутск, 1988. - С. 121-122.

36. Кузьмин С.М., Левин М.В., Новосильцев Г.И. и др. На пути к паразитологическому мониторингу воды // Тезисы доклада 2-го Международного конгресса «Вода, экология и технология». — М., 1996. -С.427- 428.

37. Павлов А.В., Романенко Н.А., Хижняк Н.И. Биологическое загрязнение окружающей среды и здоровье человека. Киев: Здоровье, 1992. - 325с.

38. Падченко И.К., Локтева И.М., Данько О.П. и др. О предупреждении передачи цист кишечных простейших и яиц гельминтов через осадок бытовых сточных вод // Современные проблемы протозоологии:4-й съезд ВОПР. Л., 1987. - С.104-105.

39. Падченко И.К., Локтева И.М., Данько О.П. Эпидемиологическая ситуация по основным паразитозам человека в сельских населенных пунктах с разным уровнем коммунального благоустройства // Мед. паразитология. — 1987. № 3 -С.64-67.

40. Рахманин Ю.А., Талаева Ю.Г., Романенко Н.А. и др. Гигиеническая классификация качества воды различных видов водопользования для экологического бедствия и чрезвычайных ситуаций // Материалы межд. конгресса «Вода, экология и технология». М., 1994. - Т.4.

41. Плющева Г.Л., Чефранова Ю.А., Романенко Н.А. и др. Мониторинг паразитарной обстановки в зоне влияния гидрообъектов // Матер. 7 съезда Всероссийского общества микробиологов, эпидемиологов и паразитологов. -М., 1985. С.357-358.

42. Романенко Н.А. Санитарные требования к сельскохозяйственному использованию сточных вод и их осадков // Гиг. и сан. 1986. - № 7.

43. Романенко Н.А. Гигиенические требования к сельскохозяйственному использованию животноводческих стоков // Гидротехника и мелиорация. -1987. № 3. - С.70-73.

44. Романенко Н.А., Новосильцев Г.И. Санитарно-паразитологические показатели качества питьевой воды // Стандарты и качество. 1995. - № 11.-С.33-36.

45. Романенко Н.А., Новосильцев Г.И., Скрипова JI.B. и др. Санитарно-паразитологическая характеристика различных источников питьевого водоснабжения // Мед. паразитология. 1993. - № 5. - С.56-59.

46. Романенко Н.А., Русаков Н.В., Сабгайда Т.П. и др. Санитарно-паразитологическая характеристика почвы // Гиг. и сан. 1994. - № 9. - С. 1417.

47. Романенко Н.А., Сергиев В.П., и др. Среда обитания и паразитарные болезни в Северных районах России // Федеральная целевая программа «Дети Севера» — Национальный приоритет России. Москва - Новый Уренгой, 1998. - С.86-89.

48. Рябченко В.А., Горяинова Г.С., Романенко Н.А. и др. Проблема очистки воды при загрязнении водоисточников паразитарными агентами // Сб. «Повышение технологической и санитарной надежности систем хозяйственно-питьевого водоснабжения». — М., 1992. С.56-58.

49. Русаков Н.В., Тонкопий Н.И., Великанов H.JI. и др. Эколого-гигиеническая характеристика загрязнения почвы г. Москвы // Гигиеническая оценка состояния окружающей среды и здоровья населения. М., 1997. - С.107-113.

50. Симонов А.П. Средства и методы дезинвазии объектов внешней среды при гельминтозах. М.,1978. - 42 с.

51. Хроменкова Е.П., Романенко Н.А. Новые аспекты в методологии санитарно-гельминтологического обследования водоемов // Республ. сб. научн. трудов «Гельминтозы человека». JL, 1989. - С.95-100.

52. Хроменкова Е.П., Гримайло J1.B., Ермолова Р.С. Изыскание средств нетрадиционного характера действия для обеззараживания объектов окружающей среды при паразитозах // Мед. паразитол. 1997. - № 3.

53. Хроменкова Е.П., Гримайло JT.B., Романенко Н.А. и др. Паразитологические аспекты оценки сточных вод как источника загрязнения водоемов // Очистка сточных вод. Ростов н/Д, 1997. - С. 101 -103.

54. Хроменкова Е.П., Гримайло JI.B., Димидова JI.J1. Паразитологический мониторинг водных экосистем // Очистка сточных вод. — Ростов н/Д, 1997. — С.31-33.

55. Щербо А.П. Гигиенические вопросы обезвреживания бытовых отходов. — Л., 1990.-26с.

56. Burger Н.Т. Srrival if taenia saginata egg in sewage and on pastue // Process and use sewage sludge/ Proc. 3 Int. Sump. Brigtton, Sent. 27-30-1983.- Dordrecht e.a., 1984-p. 191-201.

57. Collomb S., Baredel G.M., Threvenot M.T. et al recovery of helminthes eggs in sludge from a waste water treatment plant // Process and use sewage sludge/ Proc. 3 Int. Sump. Brigtton, Sent. 27-30-1983.- Dordrecht e.a., 1984 p. 191-201.

58. Cross P. Health aspects of nightsoil and sludge use agriculture and aquaculture // Part 1: Existing practices and beliefs in the utilization of human excreta. Dubendorf, international reference center for waster disposal, 1985 (Report 04 / 85).

59. Delise C.E., Party S., Briere F. et all. Witlands utilization for sewage treatment in nothern Quebec, Canada, Circumpolar Health 81// Proc. 5. Int. Symp. Copenhagen, 9-13 Aug., 1981 Copenhagen, 1981 - p. 556-560.

60. D'Jltri, F.M. et all. Municipal wastewater in agriculture. New York — Academic Press-1981-p. 132-136.

61. Graun G.P. Surface water supplies and health // S. Amer. Water Works Ass. -1988 Vol.80 - № 2 - p. 40-52.

62. Hays B.D. Is there a potential for parasitic disease transmission from land application of sewage effluents and SI nages // J. Environment Health 1977 - Vol. 39 - № 6 - p. 424-426.

63. International Conference "Microbial ecotechnology in processing of organic and agricultural waster". Program and papers St. Peterburg — 2000 - p. 135.

64. Perira Neto S.T. et all. Low-cost controlled composting of refuse and sewage sludge // Water science technology 1987 - 19(12), p. 839-845.

65. Romanenko N.A., Gordeeva L.M., Padchenko I.K. Parasitic diseases as related to water use patterns // Hygienic criteria of drinking water quality: Center for International Project, GKNT-Moscow 1986, p. 26-43.

66. Shuval H.J. et all. Wastewater irrigation in developing countries: health effects and technical soltion // Washington, DC, World Banc 1986 (technical paper № 51).

67. Strauss M.Z. Health aspect of nightsoil and sludge use in agriculture // Part 2: Pathogen survival. Dubendorf, International Reference Center for Waste Disposal. -1985 (report № 04/85), p.41-48.

68. World Health Organization. Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture // Report of a WHO Scientific Group Geneva - WHO - 1988 (Technical Report Series № 778), p. 834-856.

69. Информационный сборник статистических и аналитических материалов «Заболеваемость протозоозами и гельминтозами населения Российской Федерации в 2000-2001 гг.»// ФЦГСЭН Москва, 2002 г., 37с.

70. Байрамгулова Г.Р. Санитарная охрана почвы как основа профилактики аскаридоза в Башкирском Зауралье // Автореферат дисс. канд. биол. наук. М., 2000 г.-22с.

71. Герасимов И.В. Особенности эпидемиологии и профилактики дифиллоботриоза на крупных водохранилищах СССР // Автореферат дисс. канд. биол. наук. М., 1990 г. - 23с.

72. Данько О.П. Особенности эпидемиологии и профилактики геогельминтозов в зоне влияния малых очистных сооружений. Киев, 1984 г. — 23с.

73. Димидова JI.JL Гельминтологическое изучение доочистки и использования сточных вод на земледельческих полях орошения в условиях степной зоны Северного Кавказа // Автореферат дисс. канд. мед. наук. М., 1984 г. - 24с.

74. Евдокимов В.В. Эколого-гельминтологические основы использования стоков на орошение в условиях Курской Магнитной аномалии // Автореферат дисс. канд. биол. наук. — М., 1999 г. 24с.

75. Ладонин В.Ф., Мерзлая Г.Е., Афанасьев Р.А. и др. Стратегия использования осадков сточных вод и компостов на их основе в агрикультуре. М., 2000 г. -138с.

76. Романенко Н.А. Проблема санитарной охраны почвы от загрязнения сточными водами в аспекте профилактики гельминтозов // Автореферат дисс. докт. мед. наук. М., 1977 г. - 38с.

77. Романенко НА. Гигиенические требования к методам орошения сельскохозяйственных культур городскими сточными водами // Обзорная информация М.: ВНИИТЭИаропром, 1993 г. - 32с.

78. Скрипова Л.В. Современные подходы к обеззараживанию сточных вод, осадков сточных вод, твердых бытовых отходов от возбудителей паразитарных болезней // Мед. паразитология и паразитарные болезни 2002 г. - № 3 - С.37.

79. МУ 4.2.796-99. «Методы санитарно паразитологических исследований». МЗ РФ введены в действие 22.03.2000 г.

80. Методические указания. Пищевые отравления и их диагностика. М. 1971.

81. Методические указания по гельминтологическому исследованию объектов внешней среды и санитарным мероприятиям по охране от загрязнений яйцами гельминтов и обеззараживанию от них нечистот, почвы, овощей, ягод, предметов обихода. М,

82. СанПиН 3.2.569-96 «Профилактика паразитарных болезней на территории России», МЗ РФ, 1996

83. ЮО.Методические рекомендации по контролю и оценке вирусного загрязнения объектов окружающей среды, М

84. СаНПиН 2.1.7.573 96. «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения», МЗ РФ, 1997.

85. Ю.П.Адлер, Е.В.Макарова, Ю.В.Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., 1985 г.

86. ЮЗ.Патент РФ № 2218309 от 09.06.2003 «Препарат для дегельминтизации сточных и природных вод».

87. Серпокрылов Н.С., Грибова О. А., А.А.Грибов. Технологические особенности производства растительных овицидных препаратов серии «БИНГСТИ»// Строительство 2001: Материалы международной научно-практичесокй конференции. РГСУ г.Ростов-на-Дону, 2001.