Диссертация (Мониторинг хлорирования воды хозяйственно-питьевого назначения и поиск путей снижения содержания галогенорганических соединений в питьевой воде), страница 7

Этот уровень называется NOAEL (no observedadverse effect level - уровень, при котором нет наблюдаемых неблагоприятныхэффектов). В качестве критического эффекта принимается тот, по которомунайдено наименьшее значение NOAEL. При отсутствии надежных данныхдля оценки этой величины нередко используется LOAEL (lowest observedadverse effect level) - минимальный уровень экспериментальной экспозиции,40при которой еще наблюдался биологически и статистически значимыйнеблагоприятный эффект [114].Для оценки риска неканцерогенных эффектов применяется показателькоэффициента опасности HQ, который определяется как отношение среднейдозы вещества AD (мг/кг) к референтному значению дозы RfD (мг/кг) [114]:HQ =ADRfD(13)Допустимой величиной HQ считается значение < 1.2.2.4 Содержание эксперимента по оценке возможности сниженияконцентрации броморганических ТГМСтратегия эксперимента предусматривает электролиз искусственносоставленных смесей, в которых варьировалось содержание бромида натрия,и обработку натурного образца воды продуктами электролиза одинаковогообъема.Поскольку на практике используются насыщенные растворы соли(концентрация 300 – 330 г/дм3), в эксперименте использован раствор,близкий к насыщенному.

Для его приготовления 75г соли смешивали с 275гдистиллированной воды (300 г/дм3) (табл.8).Таблица 8 – Содержание активного хлора в растворах, полученныхэлектролизом насыщенных растворов хлорида натрия с добавками бромиданатрияКонцентрацияСодержание NaBr№КоличествоКоличествоактивногопробысоли, гводы, мл%гхлора, г/дм31нетнет752754,820,50,375752755,331,00,750752754,941,51,125752755,052,01,500752755,362,01,500752755,5Схема электролиза представлена на рисунке 8.41Рисунок 8- Схема электролиза (А - анионообменная мембрана)При растворении в воде хлорида и бромида натрия происходитобразование анионов указанных галогенов:NaCl → Na+ + Cl –NaBr → Na+ + Br –На электроде происходит образование атомарных хлора и брома,которые растворяются в воде и реагируют с ней:2 Cl – → Cl222 Br – → Br22HCl + HClOHBr + HBrOКроме того, видимо, на катоде может происходить образованиеинтергалогенида BrCl в связи с тем, что концентрация атомов хлоразначительно превышает концентрацию атомов брома.Образовавшийся интергалогенид далее реагирует с водой:Br0 + Cl0 → BrCl2 BrCl + 2H2O → HCl + HBrO + HBr + HClOНа катоде катион натрия переходит в атомарный натрий, которыйреагирует с водой:Na+ + e+ → Na0Na0 + H2O → NaOH + H+42Ион водорода переходит в атом водорода, а из двух атомов образуетсямолекула:H0 + H0 → H2Присутствие гидроксида натрия в емкости 2 позволяет повыситьконцентрация СlO- (BrO-), поскольку известно, что при pH > 8 содержаниегипохлорит-иона в воде составляет более 97% (табл.

2).Из полученных растворов отбираются пробы таким образом, чтобы вних содержалось 1,5 мг/дм3 активного хлора. Для анализа использовалсяобщий фильтрат воды водозабора ПВ. Определение ТГМ проводили методомхроматографического анализа равновесного пара с автоматизированнойпробоподготовкойпритемпературе70оС.Вработеиспользовалихроматограф типа "МEGA", оснащенный автоматизированной системойподготовки «Head Space» и ввода пробы типа HS 850 фирмы "FisonsInstruments", детектором электронного захвата, кварцевой капиллярнойколонкой длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм с толщинойнеподвижной фазой типа НР-624 1,4 мкм.

Методика внесена в Госреестр (ФР1.31.2008.04835) [113].Равновесный электродный потенциал определяется уравнением Нернста(14): = 0 + (гдеокисл)) ln(авосст0 - стандартный электродный потенциал;Дж - газовая постоянная (8,31 моль×К); - температура при нормальных условиях, К; - заряд диффундирующих ионов;Кл - число Фарадея (96500 моль); - активность раствора, моль/дм3.43(14)ГЛАВА 3 МОНИТОРИНГ ХЛОРИРОВАННОЙ ВОДЫХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ(РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ)Анализопубликованныхданныхпоказывает,чторанеепредпринимались попытки моделирования содержания ТГМ и компонентових составляющих с помощью численных методов [72,162].

Можно выделитьдва направления моделирования. Первое связано с тем, что в уравненииаргументом функции является время, а значение функции - содержание ТГМ.Второе направление подразумевает в роли аргумента использование разныхпоказателей качества воды (доза хлора, мутность, цветность и т.д.). Наиболеечасто аргументом принимают дозу хлора [162]. Стоит отметить, что параметрвремени во втором случае можно считать скрытым, поскольку основнойинтерес сводится к тому, чтобы знать концентрацию ТГМ в конкретноевремя или конкретные временные периоды.В связи с вышеизложенным целесообразным является моделированиесодержания ТГМ и компонентов по обоим из указанных направлений,сопоставление полученных результатов, анализ общих закономерностей иособенностей обоих вариантов прогнозирования.3.1 Оценка загрязненности тригалогенметанами водоисточникаОбеспечениенаселениякачественнойпитьевойводойявляетсяпервостепенной задачей, поскольку ежегодно возрастающее химическое ибиологическоезагрязнениеспособствуетснижениюкачестваводыводоисточника.

Кроме того, качество воды водоисточника характеризуетсязначительными сезонными колебаниями. Изменение свойств воды оказываетвлияние на работу коммунальных водоочистных сооружений.Ранее оценка водоисточника осуществлялась за период 1995 - 2002гг,что составляет 1152 значения (384 значения содержания ТГМ по каждомуствору) [162]. Нами анализируется период 1995 - 2013гг., что включает 273644значений измерений (содержания каждого компонента ТГМ по каждому изстворов 1-3 реки Уфа), что более чем в 2 раза превышает предыдущийпериод [89].Из значений истинных концентрации компонентов ТГМ в водеводоисточника образованы последовательности, представляющие собойвременные ряды, характеризующие содержание ТГМ и их компонентов встворах р.

Уфа (1995 - 2013 гг.). Результаты многолетних наблюдений засодержанием ТГМ в водоисточнике показывают, что броморганическиесоединения, как правило, значительно уступают по содержанию ТХМ(табл.9) [108-110]. Стоит отметить, что, зачастую ДБХМ, БДХМ и ТБМотсутствуют в природной воде или содержатся в концентрациях нижепредела обнаружения. Начиная с 2000 года ТБМ в составе речной воды необнаруживался, ТХМ же практически всегда присутствует в речной воде,Концентрация ТХМ,мкг/дм36ИВ154y = -0,002x + 0,586R² = 0,0632102.5ПВ21.51y = -0,001x + 0,27R² = 0,100.503.5Концентрация ТХМ,мкг/дм3Концентрация ТХМ, мкг/дм3являясь ее «фоновым» загрязнителем (рис.9).32.52ИВ2y = -0,001x + 0,42R² = 0,04Рисунок 9 - Содержание ТХМ встворах 1-3 водозаборовИВ1, ПВ, ИВ2, мкг/дм3(1995 - 2013 гг.)1.510.5045Таблица 9 – Уравнения линейных тенденций содержания ТХМ в створах 1-3р.Уфа за разные временные периоды (х - порядковый номер измерения)Место отбора1995-2002 гг.R21995-2013 гг.R2створ 1 ИВ10,020х + 0,383 0,01-0,002х + 0,5860,06створ 2 ПВ-0,002х + 0,301 0,05-0,001х + 0,2710,10створ 3 ИВ20,005х + 0,140 0,11- 0,001х + 0,4200,04Сравнительный анализ результатов, представленных в п.1.6 (рис.3) и нарисунке 8 показывает¸ что в створах 1 и 3 на водозаборах ИВ1 и ИВ2 за весьисследуемыйпериоднаблюдаютсятенденциивсторонусниженияконцентрации ТХМ в период 1995-2013 гг., в то время как концентрацияТХМ в период 1995 - 2002 гг.

повышалась. В створе 2 водозабора ПВфиксируется снижение концентрации ТХМ вне зависимости от периоданаблюдения.Оценка среднемноголетних концентраций показывает, что болеезагрязненной является речная вода створа 1 ИВ1. Возможно, причиной этомуявляется тот факт, что речная вода створа 1 ИВ1 подвергается влияниюпромышленной зоны (табл.10).Таблица 10 – Среднемноголетние концентрации ТГМ в створах 1-3 в разныепериоды, мкг/дм3КомпонентИВ1 створ 1ПВ створ 2ИВ2 створ 3ТГМТХМБДХМДБХМТБМ1995-20021995-20131995-20021995-20131995-20021995-20130,490,080,060,170,340,030,030,070,200,010,010,000,140,000,000,000,400,000,010,020,300,000,000,01По всем створам наблюдается снижение содержания всех компонентовТГМ в речной воде, составляющее более 25% (по среднемноголетнимконцентрациям) в период 1995-2013 гг.

Среднемноголетние концентрациибромсодержащих ТГМ не превышают значения 0,08 мкг/дм3, а зачастую ивовсе равны нулю (табл.9).46Проверка силы связи между значениями концентраций ТХМ в створах1-3 показала, что r ≈ 0,2. Это может быть связано с некоторыми факторами:- анализ содержания ТГМ и компонентов проводится 1 раз в месяц (впериод паводка – 2-3 раза в месяц).