Исследование коммунально-бытовых сточных вод как источника низкого санитарно-паразитологического качества окружающей среды и высокой заболеваемости людей паразитарными болезнями в Республике Саха (Якутия)
ВВЕДЕНИЕ 8
1 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДОИСТОЧНИКОВ В
РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ) (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 12
1.1 Санитарно-микробиологическое загрязнение поверхностных
водоисточников 12
1.2 Санитарно-паразитологическое загрязнение поверхностных
водоисточников 18
2 МЕТОДЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ (ДЕЗИНФЕКЦИИ И ДЕЗИНВАЗИИ) СТОЧНЫХ ВОД 21
2.1 Физические методы обеззараживания сточных вод 21
2.2 Химические методы обеззараживания сточных вод 25
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
3.1 Методика определения химического потребления кислорода (ХПК) в
пробах сточных вод титриметрическим методом с последующим фотометрическим методом измерения 33
3.2 Методика определения массовой концентрации растворенного кислорода в пробах очищенных сточных вод йодометрическим методом 36
3.3 Методика определения массовой концентрации жиров в пробах
сточной воды гравиметрическим методом 39
3.4 Методы определения санитарно-паразитологического загрязнения
сточных вод 42
3.5 Гидрохимический анализ активного ила 47
3.5.1 Метод определения дозы ила по объему 47
3.5.2 Метод определения дозы ила по массе 48
3.5.3 Метод определения илового индекса 51
3.5.4 Метод определения массовой доли золы активного ила 51
3.5.5 Метод определения прозрачности надиловой воды 53
3.6 Гидробиологический анализ активного ила 54
4 СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 58
4.1 Характеристика предприятия АО «Водоканал» г. Якутска 58
4.2 Технология очистки сточных вод на станции биологической очистки
стоков (СБОС) г. Якутска 62
4.3 Анализ санитарно-химических показателей сточных вод на СБОС
АО «Водоканал» г. Якутска 77
4.4 Анализ микробиологических показателей сточных вод на СБОС АО
«Водоканал» г. Якутска 82
4.5 Анализ санитарно-паразитологических показателей сточных вод и
осадков на СБОС АО «Водоканал» г. Якутска 85
5 ОБЩАЯ ПАРАЗИТОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ В РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ И РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ) 89
6 БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧС. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АВАРИИ НА
ХИМИЧЕСКИ ОПАСНОМ ОБЪЕКТЕ - СКЛАД ХЛОРА АО «ВОДОКАНАЛ» Г. ЯКУТСКА 99
7 ОХРАНА ТРУДА. АНАЛИЗ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ ТРУДА (СОУТ) НА СБОС АО «ВОДОКАНАЛ» Г. ЯКУТСКА 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 132
ПРИЛОЖЕНИЯ 143
Актуальность темы исследования. Сброс неочищенных коммунально-бытовых стоков является причиной низкого качества питьевой воды и фактором риска для здоровья человека. Очистка сточных вод является главной и острой экологической проблемой в регионе.
Станция биологической очистки сточных вод (СБОС) г. Якутска - это важнейший природоохранительный комплекс. Особенность очистки сточной воды на СБОС г. Якутска заключается в том, что из-за суровых климатических условий Якутии и вечной мерзлоты все сооружения очистки сточных вод размещены в закрытых отапливаемых помещениях на свайном фундаменте.
Основным источником загрязнения поверхностных водоисточников в Республике Саха (Якутия) является сброс загрязненных сточных вод.
Одной из причин, из-за которой происходит распространение паразитарных болезней это несовершенство системы очистки сточных вод и их осадков от возбудителей паразитозов.
Республика Саха (Якутия) занимает лидирующее место в РФ по заболеваемости населения дифиллоботриозами. Дифиллоботриозы относятся к паразитарным заболеваниям, для которых характерен водный путь передачи.
Следовательно, значимыми являются результаты наблюдений за очисткой сточных вод, качеством воды поверхностных водных объектов, как одним из основных факторов передачи паразитозов.
Цель. Установить влияние паразитологического загрязнения коммунально-бытовых вод на санитарно-паразитологическое качество окружающей среды и заболеваемость населения Республики Саха (Якутия) паразитарными болезнями.
Для достижения поставленной цели были определены и поставлены следующие задачи:
1. Отработать методологические и методические основы проведения санитарно-паразитологического анализа сточных вод и осадков в экстремальных климатических условиях (условия вечной мерзлоты).
2. Оценить уровень санитарно-химического, биологического загрязнения городских сточных вод на станции биологической очистки г. Якутска.
3. Оценить эпидемическую ситуацию по уровню заболеваемости населения паразитарными болезнями в Республике Саха (Якутия).
4. Разработать концепцию минимизации экологических и эпидемических рисков за счет совершенствования схем дезинвазии коммунально-бытовых сточных вод.
5. Провести анализ специальной оценки условий труда (СОУТ) на станции биологической очистки стоков (СБОС) АО «Водоканал» г. Якутска.
6. Выполнить прогнозирование аварии на химически опасном объекте - склад хлора АО «Водоканал» г. Якутска
Научная новизна. Установлена взаимосвязь и взаимозависимость заболеваемости населения гельминтозами с фактическим санитарно-паразитологическим качеством объектов окружающей среды. Изучена специфика санитарно-паразитологической очистки сточной воды на СБОС г. Якутска в условиях вечной мерзлоты.
Практическая значимость. Полученные результаты научной работы применимы в отношении очистных сооружений канализации при внедрении новейших технологий по оптимизации процессов очистки коммунально¬бытовых стоков, с целью предотвращения процесса диссеминации возбудителей био- и геогельминтозов в поверхностных водоисточниках, для которых характерен водный путь передачи.
На представленную работу получено два положительных заключения о практическом внедрении:
- Справка №284 о практическом использовании результатов научных исследований Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий академии наук РФ.
- Отзыв о прикладном значении заявленного проекта ГУП АО «Водоканал» г. Якутска.
Объект исследования: эколого-паразитологический мониторинг коммунально-бытовых сточных вод г. Якутска.
Предмет исследования: процесс диссеминации возбудителей био- и геогельминтозов в поверхностных водоисточниках Республики Саха (Якутия).
Объект наблюдения: станция биологической очистки сточных вод (СБОС) ГУП АО «Водоканал» г. Якутска.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 9 конференциях, в том числе 3 Международных, 5 Всероссийских и 1 региональной:
- Всероссийская научно-техническая конференция «Инновации и научно-техническое творчество молодежи» (2017 г.) (диплом II степени);
- Всероссийская научная практическая конференция «Фундаментальные и прикладные аспекты устойчивого развития ресурсных регионов» (г. Новокузнецк 2017 г.) ;
- VI международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы сельского хозяйства горных территорий» секция «Экология и рациональное природопользование» (Республика Алтай г. Горно-Алтайск 2017 г.);
- Всероссийская научно-техническая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Промышленность. Оборона» (НПО- 2018);
- Региональная научная студенческая конференция «Интеллектуальный потенциал Сибири РНСК-2018» (2018 г.) (диплом 1 степени);
- Всероссийская научно-практическая конференция «Aspire to Science» (2018 г.);
- The 13 th International Forum on Strategic Technology (IFOST - 2018) (13 - й международный форум стратегических технологий -2018);
- Всероссийская научно-техническая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Промышленность. Оборона» (НПО- 2019);
- 57 - я Международная Научная Студенческая Конференция (МНСК- 2019) (Диплом III степени).
Работа заняла 1 место на Всероссийском конкурсе выпускных квалификационных работ по профилю «Техносферная безопасность» (2017 г.) (диплом I степени), а также удостоена серебряного сертификата в номинации «Экология здоровья» в конкурсе международных проектов «Экологическая культура. Мир и согласие» (г. Москва, 2019 г.).
Результаты НИРС поддержаны на Внутривузовском конкурсе научных студенческих грантов НГТУ (2018 г.) (Грант: №019 - НСГ - 18) и Конкурсе на присуждение премии мэрии города Новосибирска в сфере науки и инноваций. (2019 г.) (Лауреат премии).
Публикация материалов исследований. Основные положения и практические рекомендации опубликованы в 11 научных работах, в том числе 1 статья, индексируемая в наукометрической базе SCOPUS, 2 статьи, опубликованные в журналах списка ВАК, 1 статья, опубликованная в журнале, входящей в ядро РИНЦ, 7 статей, опубликованных в журналах и сборниках,
индексируемых в РИНЦ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, собственных исследований, главы охрана труда, прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС), заключения, приложений. Работа иллюстрирована 9 таблицами и 41 рисунком. Список литературы включает 71 источник, из них 6 иностранных авторов.
Очистка коммунально-бытовых сточных вод на станции биологической очистки стоков (СБОС) г. Якутска проводится по традиционной схеме очистки: механическая, биологическая очистка и обеззараживание УФ- лучами.
Особенностью очистки сточной воды на СБОС г. Якутска заключается в том, что из-за суровых климатических условий Якутии и вечной мерзлоты все сооружения очистки сточных вод размещены в закрытых отапливаемых помещениях на свайном фундаменте.
Проводимая на станции биологической очистки стоков, механическая и биологическая очистка позволяет снизить кратность превышения утвержденного нормативно-допустимого сброса и предельно допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного значения санитарно- химических и микробиологических показателей до допустимых пределов.
Химико-бактериологическая лаборатория АО «Водоканал» г. Якутска осуществляет анализ сточной воды по санитарно-химическим и санитарно-паразитологическим и микробиологическим показателям. На входе в очистные сооружения ПДК и утвержденный нормативно-допустимый сброс были превышены по 13 санитарно-химическим показателям. Приоритетными загрязнителями сточных вод г. Якутска являются такие показатели, как аммоний-ион, азот аммонийный, БПК, взвешенные вещества, общее железо, ХПК, СПАВ, фенолы, нефтепродукты, фосфаты, жиры, нитрит-анион, алюминий, кратность превышения которых на входе в очистные сооружения варьирует от 1,3 до 92,3 раз.
Незначительное превышение утвержденного норматива допустимого сброса наблюдается на выходе из очистных сооружений по 7 санитарно-химическим показателям: ХПК, аммоний-ион, азот аммонийный, нитрит- анион, нитрат-анион, СПАВ, фенолы, кратность превышения которых находится в пределах от 1,055 до 8,98 раз.
Применяемые на очистных сооружениях канализации методы обеззараживания не обеспечивают полную элиминацию возбудителей паразитарных заболеваний и не гарантируют эпидемиологическую безопасность воды в отношении возбудителей аскаридоза, и дифиллоботриоза.
Установлено, что выраженное негативное влияние на санитарно-паразитологическое состояние р. Лена и эпидемическую ситуацию по паразитозам в Якутии оказывает обсемененность коммунально-бытовых стоков и как следствие поверхностных вод пропагативными формами био- и геогельминтов.
Республика Саха (Якутия) относится к территориям неблагополучным по дифиллоботриозу, где СМПЗ превышает общероссийские показатели в 26,2 раза, более того в ряде административных территорий Якутии превышение общероссийских показателей варьирует от 102 до 266 раз.
Основной причиной заражения людей дифиллоботриозом является любительская рыбная ловля и особенности питания населения Республики Саха (Якутия) - употребление в пищу рыбы в сыром виде. Среди заболевших жители городов составляют 65,9%. Для исключения данной проблемы необходимо повышать санитарно-гигиеническую грамотность населения. Высокая заражённость населения энтеробиозом и незначительная заболеваемость аскаридозом, по нашему мнению, обусловлена с улучшением качества диагностики, активным выявлением среди зараженных, совершенствованием учета и ужесточением надзора, санитарно¬гигиеническими условиями жизни населения и климатогеографическими особенностями региона.
Усугубляет эпидемическую ситуацию по паразитозам в регионе отсутствие ливневой канализации в условиях вечной мерзлоты, что является причиной стекания, загрязненных возбудителями гельминтов паводковых и талых вод без очистки в р. Лена.
Причиной недостаточного паразитоцидного действия УФО, а также снижения эффективности ультрафиолетовых ламп может служить быстрое загрязнение их поверхности.
Нами разработана концепция минимизации экологических и эпидемических рисков за счет совершенствования схем дезинвазии коммунально-бытовых сточных вод. Одним из возможных экологичных решений проблемы загрязнения УФ - ламп, а также повышение эффективности паразитологической очистки сточных вод это совмещение ультрафиолетовой и ультразвуковой очистки сточных вод. При применении данного метода очистки удаётся преодолеть главный недостаток чистого ультрафиолетового обеззараживания — накопления осадка на кварцевом стекле лампы, из-за которого оно быстро теряет прозрачность для УФ-лучей. Работающий ультразвук непрерывно очищает стекло, попутно разбивая скопления микроорганизмов и ослабляя их клеточные оболочки, тем самым делая их более уязвимыми для ультрафиолета.
Оценка паразитологического загрязнения, санитарно-паразитологический мониторинг канализационных сточных вод являются, отправной точкой для регуляции паразитарной экосистемы путем воздействия, на её внеорганизменную часть, что позволит обеспечить санитарную охрану водоемов и оптимизировать профилактику паразитарной заболеваемости населения, связанной с водным фактором.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
