Диссертация (Очистка сточных вод от активных фармацевтических субстанций с помощью усовершенствованных окислительных методов), страница 2

При этом использование Al2O3 позволяетзначительно снизить содержание промежуточных продуктов в обрабатываемойводе, а также достигнуть существенного снижения расхода пероксида водорода,необходимого для разложения поллютанта;− впервые предложена схема сверхкритического водного окисления (СКВО)АФС, включающая в себя последовательно проводимые стадии:а) сорбция АФС из модельных растворов на различных отходах;б) концентрирование полученной суспензии на мембранной установке, сцелью обеспечения автотермичности дальнейшего окислительного процесса;в) СКВО концентрата, содержащего АФС.Данная схема позволяет проводить процесс без подведения энергии извне,только за счет тепла, выделяющегося при разложении органических компонентов(субстрат и АФС).

Эффективность очистки составила более 98%.Практическая значимость:− предложенэффективныйметодфотокаталическогоокисленияслабоконцентрированных растворов АФС (Сн = 0,02 г/л) в присутствии Al2O3,который целесообразно использовать на стадиях доочистки сточных вод;− предложен метод деструкции высококонцентрированных растворов АФС(Сн = 0,5 г/л) путем сверхкритического водного окисления. Доказана высокаяэффективность (до 98-99%) данного метода.Указанные способы могут использоваться при планировании методовочистки сточных вод на локальных очистных сооружениях фармацевтическихпредприятий, лечебных учреждений, животноводческих ферм, птицефабрик ирыбоводческих комплексов.6Глава 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1.1Влияние фармацевтических препаратов на состояниеэкосистем. Обоснование объектов исследования.Живые организмы находятся под постоянным воздействием препаратов,содержащихся в окружающих их среде. В связи с этим, даже незначительныеконцентрации сильнодействующих фармацевтических средств в воде, почве ивоздухе могут оказывать негативное влияние на состояние экосистемы [1].Нарис.1.1.представленасхемаосновныхпутейпоступленияфармацевтических поллютантов в биосферу.тиыод носотх тельдеязн ежииеанивачое иеямпр пленступоелщвыРис.

1.1. Источники поступления фармацевтических веществ в окружающуюсреду [2]Как видно из представленной схемы, основным путем загрязнениябиосферы фармацевтическими веществами являются бытовые и промышленныесточные воды. Исследования, проводимые по всему миру, показывают, что7сточные воды, направляемые с муниципальных очистных сооружений в водныеобъекты, содержат в своем составе большой спектр лекарственных препаратов иих метаболитов. В процессе мониторинга очистных сооружений в Италии,Франции, Греции и Швеции в сточных водах после очистки были обнаруженыкарбамазепин, клофибрат, феназон, амидопирин, диклофенак, фенофибрат,фенопрофен, ибупрофен, флубрипрофен, гемфиброзил, кетопрофен, напроксен,тетрациклин и др., то есть представители практически всех основныхфармацевтических групп [3-13].На рисунке 1.2.

представлен перечень фармацевтических веществ,наиболее часто встречающихся в биосфере.Рис. 1.2. Перечень фармацевтических веществ, наиболее частообнаруживаемых в биосфере [14].Определение предельных концентраций лекарственных средств, невызывающих отрицательный эффект (PNEC, ПДК и др.), в качестве показателейих потенциального риска для здоровья человека и экосистем ограничено, чтозатрудняетопределениемаксимальныхдопустимыхконцентрацийфармацевтических препаратов в воде [15].

Некоторое количество проведенных8исследований выявили токсическое воздействие фармацевтических соединенийна различные организмы, даже когда они присутствуют в концентрациях нижедопустимых [16, 17].Авторами было определенно, что синтетический стероид 17-альфаэтинилестрадиол влияет на репродуктивные циклы рыбы при концентрации 4нг/л [18].

Загрязнение корма для животных диклофенаком (концентрациядиклофенака - 0,007 мг/кг корма) послужило причиной почечной недостаточности и висцеральной подагры у млекопитающих [19].В статье [20] указано, что содержание гормональных веществ в водоемахдаже в предельно низких концентрациях (нг/л – мкг/л) способно вызватьфеминизацию высших водных организмов.Регулярно попадающие и накапливающиеся в воде фармацевтическиепрепараты воздействуют на экологию рек и озер.

Так, например, антибиотики,попавшиевводоем,постояннососуществуявнемспатогеннымимикроорганизмами, делают их невосприимчивыми к препаратам [21].Исследования водных объектов стран Восточной Европы [22], кудапродолжительное время направлялись сточные воды, содержащие определенноеколичество антибиотиков, показали генетические изменения у некоторых видовречных организмов.Часть фармацевтических препаратов, попадающих в водоемы, способнаразлагаться под действием солнечной радиации с образованием продуктовраспада более токсичных, чем исходное вещество.

Исследования Vogna и др.показали, что в процессе фотолиза карбамазепина образуются производныеакридина – вещества, способные вызывать хромосомные мутации [23].В работе [24] показано, что при разложении диклофенака (фотолиз вприсутствии оксида титана) образуется ряд хлорсодержащих органическихсоединений, наличие которых увеличивает токсичность анализируемогораствора более чем в два раза.Помимо воздействия индивидуальных препаратов и продуктов их распада,значительной проблемой при накоплении фармацевтических средств в водоемах9является синергетический эффект от их совместного действия [25].

Былоустановлено, что смесь из остатков десяти фармацевтических продуктовоказалась в 54 раза токсичнее, чем сумма токсичностей этих продуктов поотдельности [1]. В результате токсический эффект от группы растворенныхлекарственныхвеществиндивидуальныхможетнаблюдатьсянижеустановленныхвеществдажеприсодержаниипредельнодопустимыхконцентраций.Несмотря на большой объем содержащихся в литературе данных, действиемногих лекарственных средств на окружающую среду мало изучено [15]. Однакос большой долей вероятности можно утверждать, что наибольшую опасность длябиосферы представляют индивидуальные вещества и метаболиты следующихклассовфармацевтическихпрепаратов:антибиотиков,анальгетиков,эндокринных препаратов, антидепрессантов, гормонов и противораковыхмедикаментов [26].Основываясь на анализе литературы, а также информации представленнойвыше, в качестве компонентов исследуемых модельных растворов быливыбраны следующие АФС:- Тетрациклин (антибиотик),- Сульфадимезин (антибиотик),- Ацетилсалициловая кислота (анальгетик).Данные вещества широко распространены и пользуются высоким спросомво многих странах мира, в том числе и в России.Тетрациклин, второй по величине производимый и потребляемыйантибиотик в мире, используется в борьбе с инфекциями человека и животных[27-29].

Согласно исследованиям Wang и др. [30], тетрациклин был обнаружен вдиапазоне концентраций 0,07-1,34 нг/л в образцах поверхностных вод. СогласноGu и др. [31], обследование очистных сооружений в Висконсине (США)показало, что тетрациклин и его аналоги были наиболее часто обнаруживаемымиантибиотиками и присутствовали в 80% образцов сточных вод на входе и навыходе очистных сооружений.10Сульфадимезин - один из самых распространенных в мире препаратов изгруппы сульфаниламидов. Он часто используются в лечении инфекционныхзаболеваний мочеполового тракта, особенно в ветеринарной практике [32].Согласно литературным данным [14], сульфаниламиды, и в частностисульфадимезин, повсеместно обнаруживаются в водоемах и сточных водах.Исследование сточных вод нескольких городов в Китае показало присутствие вовсех из них сульфаниламидов в концентрациях от 0,9 до 44 мкг/л [33-34].

Вдругом исследовании [35], проведен анализ стоков с 7 муниципальных очистныхсооружений, направляемых в бассейн реки Эбро (Испания). Во всех образцахсодержались сульфаниламиды в концентрациях вплоть до 600 нг/л.Ацетилсалициловая кислота – анальгетик и противовоспалительноесредство, широко используемое в медицине по всему миру, входит в списокважнейших лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, атакже в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средствРоссийской Федерации [36]. Данная АФС, а также продукт ее гидролиза –салициловаякислота,практическиповсеместноопределяютсяприисследованиях сточных вод и водоемов [37-39].Широкое использование данных препаратов определяет их относительновысокую долю в общем объеме производимых АФС, что в свою очередьобуславливает необходимость исследования различных методов очисткисточных вод фармацевтических предприятий на их примере.111.2Сточные воды фармацевтического предприятия.