Разработка и совершенствование методов обеспечения химической безопасности водопользования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат наук Шувалова, Екатерина Анатольевна

• Шувалова, Екатерина Анатольевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Шувалова, Екатерина Анатольевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

1.1. Дезинфекция воды хлорирующими агентами, как наиболее эффективный метод очистки природной воды от патогенных микроорганизмов

1.1.1. Органические вещества в природной воде

1.1.2. Использование гипохлорита натрия (ГХН) для дезинфекции природной воды

1.2. Общие методы анализа ГОС в воде; использование хроматомасс-спектрометрии для количественного анализа

1.3. Изменение химического состава вод природных водоёмов при их «цветении» с помощью методов коррекции альгоценоза

1.3.1. Неорганические соединения азота в природной воде

1.3.2. Цианобактерии и цианотоксины

1.3.3. Современные методы обезвреживания воды от цианотоксинов. Мировой и Российский опыт

1.3.4. Характеристика штамма Chlorella vulgaris ИФР№С-111

1.4. Мониторинг качества природных вод методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков

1.4.1. Мировой и российский опыт биотестирования качества воды

1.4.2. Характеристики 12-канальной микропроцессорной системы опторегистрации

кардиоритмов пресноводных моллюсков в целях биотестирования

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты и методы исследования образующихся ГОС при дезинфекции природной воды ГХН

2.1.1. Аппаратура для анализа образующихся продуктов реакции

2.1.2. Методика эксперимента

2.2. Объекты и методы совершенствования метода коррекции альгоценоза природных

водоёмов штаммом зелёной водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111

2.2.1. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 и его доставка к объекту

2.2.2. Расчёт вселения, определение точек вселения и вселение хлореллы

2.3. Объекты и методы выявления пороговых значений концентраций токсикантов при мониторинге качества воды методом оптической кардиографии пресноводных двустворчатых моллюсков

2.3.1. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков

2.3.2. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов в воде на кардиоритмы

моллюсков

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Изучение состава ГОС, образующихся при смешении растворов ГХН с природной водой

3.1.1. Сравнительный анализ состава природных вод из Москворецкого и Волжского источников

3.1.2. Результаты дезинфекции воды НКГХН и ВКГХН из Москворецкого и Волжского источников

3.1.3. Результаты дезинфекции воды из Москворецкого и Волжского источников ХВ

3.1.4. Сравнительный анализ полученных данных

3.2. Результаты исследования альголизации Барвихинских прудов штаммом водоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111

3.2.1. Результаты анализов состава воды в Барвихинских прудах

3.2.2. Результаты альголизации Барвихинских прудов в весенний, летний и осенний периоды

3.2.3. Итоговый анализ полученных данных

3.3. Выявление пороговых концентраций токсикантов при мониторинге качества вод с помощью 12-канальной системы оптической кардиографии моллюсков

3.3.1. Исследование влияния изменения температуры воды на кардиограммы моллюсков

3.3.2. Исследование влияния ионов тяжёлых металлов в воде на кардиоритмы моллюсков

3.3.3. Исследование влияния фосфорорганических пестицидов на кардиоритмы моллюсков

3.3.4. Итоговый анализ полученных данных

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и совершенствование методов обеспечения химической безопасности водопользования»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из наиболее важных проблем современности является обеспечение человечества чистой водой для питья и рекреации, включая водные виды спорта и рыбную ловлю. С каждым годом разнообразие токсикантов, попадающих в воду антропогенным путём, только увеличивается. Среди них всё новые и новые токсичные, в том числе канцерогенные, вещества, влияние которых на человеческий организм ещё не изучено, а методы защиты населения от них не являются совершенными.

Говоря о качестве воды, нужно сознавать, что в настоящее время на первое место вышли именно проблемы её химической безопасности [59-61, 63-66, 95, 96], под которыми подразумевают загрязнение воды приоритетными токсикантами и их негативное влияние на человека и водную биоту [62, 67-69].

При подготовке питьевой воды в последнее столетие приходилось решать самые разнообразные проблемы, которые возникали в процессе совершенствования комплекса используемых для этого методов. В их числе фигурировали: 1) выбор, с одной стороны, методов дезинфекции воды, позволяющих ликвидировать попадающие в неё патогенные бактерии и вирусы, и, с другой стороны, методов удаления образующихся при дезинфекции природной воды токсичных веществ [4, 7-11, 19, 22, 42, 58, 74, 77, 88]; 2) снижение уровня загрязнения водоёмов питьевого водоснабжения различными токсикантами, в том числе (особенно в последние годы), гетероциклическими цианотоксинами, загрязняющими эти водоёмы в результате трансформации сине-зелёными водорослями [1, 5, 16-18, 21, 29, 48, 49, 57, 71, 73, 76, 79, 80, 90], интенсивно развивающимися в водоёмах, в которые попадают различными путями (сельскохозяйственные стоки с полей и ферм, осаждение из атмосферы и др.) соединения аммония, нитраты и нитриты, [94, 99, 100, 103, 105, 110]; 3) мониторинг качества воды при её поступлении из природных источников на станции подготовки питьевой воды [50,51-53,85-87, 106].

Автору данной работы было предложено разработать и усовершенствовать эти методы, для чего было необходимо изучить следующие проблемы:

- во-первых, химическое и токсикологическое обоснование использования при дезинфекции воды вместо высокотоксичного и взрывоопасного молекулярного хлора растворов гипохлорита натрия (ГХН), которые в последнее время начали применять в развитых странах, имея в виду их большую безопасность при перевозках и применении на станциях водоподготовки;

- во-вторых, экспериментальное обоснование уменьшения развития сине-зелёных водорослей в водоёмах, загрязняемых неорганическими производными азота, что приводит к образованию в них гетероциклических цианотоксинов, с помощью коррекции альгоценоза этих водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111;

- в-третьих, экспериментальное выявление пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при биотестировании качества вод, подаваемых на станции подготовки питьевой воды, с помощью пресноводных моллюсков, кардиоритмы которых могут служить индикатором изменения химического состава воды.

Цель работы, таким образом, заключалась в разработке и совершенствовании методов обеспечения химической безопасности водопользования.

Задачи, поставленные при выполнении диссертационной работы:

- осуществить экспериментальное сравнительное исследование смесей галогенорганических соединений (ГОС), образующихся при дезинфекции воды ГХП и молекулярным хлором для выяснения, является ли ГХН токсикологически более предпочтительным, чем хлор;

- провести экспериментальные исследования для совершенствования метода предотвращения развития в водоёмах сине-зелёных водорослей методом коррекции альгоценоза водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111 и, как следствие этого, к предотвращению загрязнения природных водоёмов гетероциклическими цианотоксинами;

- осуществить экспериментальные исследования для выявления пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при биотестировашш качества вод, подаваемых на станции подготовки питьевой воды, с помощью пресноводных моллюсков, кардиоритмы которых могут служить индикатором изменения химического состава воды.

Достоверность полученных результатов подтверждена применением в проведённой работе научно-обоснованных химических и физико-химических методов экспериментальных исследований, использованием современного аналитического оборудования и стандартных проверенных приборов, а также компьютерных методов обработки данных.

Научная новизна работы. Впервые проведено сравнительное хроматомасс-спектрометрическое исследование смесей галогенорганических продуктов дезинфекции воды из Москворецкого и Волжского источников хлорной водой (ХВ) и водными растворами ГХН различных концентраций и времён контакта. Определён перечень образующихся при этом ГОС, наиболее характерных для дезинфекции природной воды ГХН. Проведены сравнительные ГХМС-исследования состава смесей продуктов дезинфекции ГХН и хлором.

Осуществлены экспериментальные исследования, позволившие методом коррекции альгоценоза планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111,

предотвратить развитие в Барвихинских прудах Московской области сине-зелёных водорослей, а следовательно, и загрязнение этих водоёмов цианотоксинами.

Впервые проведены экспериментальные исследования по выявлению пороговых значений концентраций токсикантов при биотестировании качества вод методом оптической кардиографии пресноводных моллюсков. Изучены реакции моллюсков на загрязнение воды органическими токсикантами и тяжёлыми металлами с использованием модельных растворов загрязнителей и разработанной системы мониторинга качества пресных вод с целыо определения критериев, характеризующих уровень токсического загрязнения.

Практическая значимость: Экспериментально доказано преимущество использования ГХН (по сравнению с молекулярным хлором) в качестве дезинфектанта природной воды, с точки зрения разнообразия и количеств ГОС, образующихся при взаимодействии дезинфектантов с живой и неживой органикой в природной воде. Эти результаты послужили химическим и токсикологическим обоснованием замены молекулярного хлора в качестве дезинфектанта на растворы ГХН на Московских станциях водоподгоговки.

В работе существенно усовершенствован метод предотвращения загрязнения природных водоёмов гетероциклическими цианотоксинами, основанный на коррекции альгоценоза с помощью микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111, который успешно применён па Барвихинских прудах в Московской области.

Подробные экспериментальные данные, полученные при выявлении пороговых значений концентраций органических токсикантов и тяжёлых металлов при мониторинге качества вод методом оптической кардиографии пресноводных моллюсков, послужили основанием для существенной доработки программного обеспечения 12-канальной системы мониторинга качества природных вод и определения пределов её возможностей.

Личный вклад диссертанта состоит: в проведении экспериментальных исследований, обработке, интерпретации и обобщении полученных результатов, а также в формулировке выводов.

Положения выносимые на защиту.

1. Из образующихся при дезинфекции природной воды растворами ГХН различных концентраций и разным временем контакта наиболее характерными являются двадцать пять ГОС, определённых с помощью хроматомасс-спектрометрии. Растворы НКГХН являются более безопасным дезинфектантом, чем ХВ. Содержание ГОС после использования НКГХН, даже при максимальном времени контакта, по большинству образующихся веществ не превышает санитарно-гигиенических норм. ВКГХН, несмотря на то, что и дают меньшее количество ГОС, чем ХВ, образуют при больших дозах и длительном времени контакта больше ГОС, чем при малых дозах.

2. Усовершенствован экспериментальный метод предотвращения загрязнения природных водоёмов высокотоксичными гетероциклическими цианотоксинами, являющимися продуктами вторичного метаболизма сине-зелёных водорослей (циаиобактерий), базирующийся на коррекции альгоценоза этих водоёмов планктонным штаммом зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР №С-111. Полученные на Барвихинских прудах экспериментальные данные позволяют считать, что такой метод может, возможно, в сочетании с другими методами, эффективно решать усиливающуюся повсеместно проблему загрязнения вод гетероциклическими цианотоксинами.

3. Выявлены пороговые значения концентраций солей тяжёлых металлов и высокотоксичных фосфорорганических пестицидов, при которых реализуются химические стрессы используемых моллюсков, весьма часто приводящие и к летальному исходу. Полученные данные послужили основанием для существенной доработки программного обеспечения 12-канальной системы мониторинга качества природных вод и определения пределов её возможностей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Научная конференция «Ломоносовские чтения» (Москва, МГУ, 2014), XXII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, МГУ, 2015).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций, а также 3 тезисов докладов на российской и международной конференциях.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 115 страницах и состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения, списка литературы. Включает в себя 59 рисунков, 21 таблицу и 9 приложений, библиография содержит 112 наименований.

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность руководителю работы д.х.н., засл. проф. МГУ, академику РАЕН Петросяну B.C. за всестороннюю помощь при её выполнении. Большую благодарность за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов автор выражает сотрудникам Химического и Биологического факультетов МГУ д.х.н., проф. Лебедеву А.Т., к.б.н., с.н.с. Поляковой О.В., д.б.н., проф. Филенко О.Ф., сотрудникам АО «Мосводокапал» к.б.н. Арутюновой И.Ю., Казаковой Е.В., к/г.н. Козлову М.Н., Пономаренко A.M., Шушкевичу Е.В., а также сотрудникам ООО «Альгобиотехнология» к.г.н. Кульневу В.В., Лухтанову В.Т.

Глава 1. Обзор современных методов обеспечения химической безопасности

водопользования

1.1. Дезинфекция воды хлорирующими агентами, как наиболее эффективный метод очистки природной воды от патогенных

микроорганизмов

Опыт, накопленный в разных странах за последние десятилетия, показал, что на сегодняшний день из всех предложенных технологий наиболее эффективным методом дезинфекции природных вод, используемых для подготовки питьевой воды, является технология хлорирования природных вод [4, 7-11, 28, 36-38, 97]. При этом важным моментом оказался высокий риск перевозки по городам, в первую очередь мегаполисам, цистерн с высокотоксичным хлором. В связи с этим встал вопрос об альтернативных хлорирующих агентах [22, 30, 70, 84].

Наиболее оптимальной альтернативой хлору на сегодня являются растворы гипохлорита натрия (ГХН), которые не создают риска для населения при их перевозке, являясь в то же время такими же по эффективности дезинфицирующими агентами [22, 84, 91, 98, 101, 102, 111,112]. И это не удивительно, учитывая, что в растворах ГХН в воде, как следует из уравнения (1), непосредственным дезинфицирующим агентом является гипохлорит-ион:

NaOCl + 2Н20 = СЮ" + Na+ + Н30+ + ОН" (1)

Тот же самый гипохлорит-ион, как следует из уравнения (2), является хлорирующим агентом и при растворении молекулярного хлора в воде:

С12 + ЗН20 = СЮ" + 2Н30+ + СГ (2)

Дезинфекцию природной воды, используемой для подготовки питьевой воды с помощью хлорсодержащих реагентов, рассматривают обычно с учётом следующих важнейших аспектов данной проблемы:

Во-первых, какие именно органические соединения и другие загрязнители уже присутсвиуют в природной воде, нуждающейся в дезинфекции.

Во-вторых, важно ответить на вопрос «Сколько и каких галогенорганических соединений (ГОС) будет образовываться в воде питьевого водоснабжения при использовании в качестве дезинфектанта растворов ГХН или любого другого реагента?».

1.1.1. Органические вещества в природной воде

Органические вещества, образующиеся в водном объекте и поступающие извне, в природной воде присутствуют всегда. Они весьма разнообразны по своей химической природе и свойствам и существенно влияют на качество воды, а так же её пригодность для тех или иных нужд. Поэтому так важно знать о природе и количестве органических веществ в воде, особенно когда в системе её очистки присутствует этап хлорирования.

Количество природных и антропогенных веществ в поверхностных водах значительно превышает число соединений, для которых установлены гигиенические нормативы (ПДК), т.к. помимо веществ, образующихся в водоёме естественным путём, происходит значительный сброс соединений, которые сложно, а часто и вообще нельзя контролировать.

Таким образом, для решения поставленной выше задачи необходимо иметь информацию как по общему содержанию в природных водах органического углерода, так и по содержанию индивидуальных органических веществ [42, 47].

В разных водоисточниках хозяйственно-питьевого централизованного водоснабжения России наиболее распространёнными загрязнителями природного и техногенного происхождения являются: нефтепродукты, фенолы, альдегиды, кетоны, аммонийный азот, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды, органические кислоты.

Гуминовые (Рис. 1.1) и фульвокислоты (Рис. 1.2), нередко составляют значительную долю органического вещества природных вод и представляют собой сложные смеси биохимически устойчивых высокомолекулярных соединений. На стадии дезинфекции воды хлором (или соединениями, содержащими активный хлор) именно они образуют хлорорганические соединения, часто очень токсичные (в том числе, канцерогенные) [42, 54, 75, 78].

нс=0

но

он

соон

С ООН

Р-С.Н

о

!

оо

I

пн

Рис. 1.1. Упрощённая модель молекулы гуминовой кислоты

соон

ноос

ноос

СООН ОН

СН2ОН ОН-? СН СН-з

\ / V / J

С СН

U чсн2—СООН

ХСН0Н ЧСНг—с' 4 СООН

Рис. 1.2. Упрощённая модель молекулы фульвокислоты

В поверхностных водах гуминовые и фульвокислоты находятся в растворённом и взвешенном состояниях, соотношение между которыми определяется различными факторами.

Содержание гуминовых кислот в поверхностных водах обычно составляет десятки и сотни микрограммов в 1 дм3 по углероду, часто достигая нескольких миллиграммов в 1 дм1 и придавая им характерный бурый цвет. В воде многих рек гуминовые кислоты не обнаруживаются.

Хорошая растворимость фульвокислот по сравнению с гуминовыми кислотами является причиной их более высоких концентраций и распространения в поверхностных водах. Содержание фульвокислот в природных водах, как правило, превышает содержание гуминовых кислот в 10 раз и более.

1.1.2. Использование гипохлорита натрия (ГХН) для дезинфекции

природной воды

ГХН стали использовать для дезинфекции воды [22, 58, 84. 91], считая этот метод более перспективным в сравнении с использованием для этих целей молекулярного хлора. Эта технология уже применяется в различных странах, а так же некоторых городах России, в том числе, Санкт-Петербурге, а с 2012 года и в Москве [58], приобретая с каждым годом всё большую популярность.

Безводный ГХН представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, очень неустойчивое. Он может существовать в виде трёх кристаллогидратов: моногидрат ЫаООНгО (крайне неустойчив), кристаллогидрат №ОС1-2,5^0 (более устойчив, чем моногидрат) и пентагидрат N3001-5420 (наиболее устойчивая форма) [91, 101].

Водные растворы ГХН также неустойчивы и со временем разлагаются со скоростью от 0,08 до 0,1% в сутки, даже при обычной температуре [34, 39, 84, 91]. Так, за 40 суток пентагидрат самопроизвольно теряет около 30% активного хлора по нижеследующей схеме:

2№0С1 2КаС1 + 02 (5)

При нагревании ГХН параллельно с его разложением происходит реакция диспропорционирования:

ЗЫаОС1 N30103 + 2ШС1 (6)

На скорость распада ГХН влияют различные факторы: воздействие солнечного излучения, наличие катионов тяжёлых металлов и хлоридов щелочных металлов. Замедляет процесс разложения ГХН наличие в водном растворе сульфата магния или кальция, борной кислоты, силикатов и пр. Наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (рН > 10). Дезинфекция воды с помощью ГХН описывается следующими реакциями: Растворяясь в воде, ГХН диссоциирует на катионы натрия и анионы хлорноватистой кислоты (см. уравнение (1).

Так как хлорноватистая кислота (НОС1) является очень слабой, гипохлорит-ион в водной среде подвергается гидролизу:

СЮ" + Н20 НОС1 + НО" (7)

В водном растворе ГХН, являющийся сильным окислителем, вступает в многочисленные реакции с разнообразными восстановителями, независимо от кислотно-щелочного характера среды.

Наличие хлорноватистой кислоты в водных растворах ГХН объясняет его сильные дезинфицирующие и отбеливающие свойства.

Основные варианты развития окислительно-восстановительного процесса в кислой

среде:

ЫаОС1 + Н30+-> Иа+ + НОС1 + Н20 (8)

2Н0С1 + 2НзО+ + 2е" —» С12Т + 4Н20 (9)

Н0С1 + НзО + + 2е" —» СГ + 2Н20 (10)

В нейтральной и щелочной среде ситуация складывается другая: 2СЮ" + 2Н20 + 2е" —> С12| + 4НО" (11)

СЮ" + Н20 + 2е" СГ + 2НО" (12)

В отличие от хлора, гипохлориты имеют щелочной характер и могут применяться для повышения уровня рН обрабатываемой воды. Но, как и в случае с хлором, с изменением рН обрабатываемой воды меняются соотношения между хлорноватистой кислотой и ионами гипохлорита.

С возрастанием рН хлорноватистая кислота распадается на ионы Н+ и СЮ" Высокие окислительные свойства ГХН позволяют успешно использовать его для обезвреживания различных токсинов.

При обработке ГХН воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.

В ходе обработки вод, содержащих гуминовые кислоты, последние превращаются в хлороформ, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества. Известны данные об использовании ГХН для удаления ртути из сточных вод [33,78].

Таким образом, наиболее важной проблемой на данный момент является то, насколько данный метод дезинфекции воды отличается от метода дезинфекции молекулярным хлором с точки зрения образования хлорорганических продуктов. Обнаружение в дезинфицированной с помощью ГХН воде некоторых ГОС вызвало немалые споры относительно данного метода.

Европейские исследования доказали, что некоторые попадающие в воду органические вещества (например, ПАВ, ароматизаторы) тоже реагируют с ГХН, содержащимся в бытовых чистящих средствах, образуя токсичные и, вероятно, канцерогенные летучие органические соединения (ЛОС). В частности, было отмечено появление в этих системах хлороформа и четырёххлористого углерода [104]. В связи с этим были выдвинуты опасения, что использование ГХН может вызвать значительное увеличение риска развития рака.

В ходе изучения дезинфекции воды ГХП [7-11, 19, 22, 37, 38, 75, 88] некоторые авторы предполагали, что при этом образуются по большей части те же самые ГОС, что и при дезинфекции молекулярным хлором.

Однако, достаточного количества исследований и материалов, подтверждающих эти предположения, нет. Полагают, что механизм образования хлорорганических продуктов при дезинфекции воды ГХН будет схож с механизмом дезинфекции молекулярным хлором по причине того, что при дезинфекции и тем, и другим способом образуются аналогичные молекулы и ионы, участвующие в реакциях образования ГОС.

Так, основными продуктами дезинфекции воды с помощью NaOCl являются: летучие (moho-, ди-, три- и полигалогензамещённые производные метана, этана, этилена и ацетилена, moho-, ди- и тригалогенпроизводные ацетонитрила), полулетучие и нелетучие ГОС (галогенуксусные кислоты) и пр. Исследования, проводимые в лабораторных условиях, моделирующих процесс дезинфекционной обработки воды, содержащей гуминовые кислоты, на примере различных субстратов (анизол, этилбепзол, трет-бутилбензол, 1-метилнафталин, фторбепзол, фенол) с ГХН в водном растворе, доказали образование следующих веществ [54]:

- В нейтральной среде основными продуктами реакции хлорирования анизола являлись орто-, пара-хлоранизол (преобладает) и 2,4-дихлоранизол (в щелочной среде процесс электрофильного замещения заторможен, поэтому дихлорпроизводные не образовывались);

- При водном хлорировании 1-метилнафталина в нейтральной среде основными продуктами реакции являются его монохлорпроизводные: 2-хлор-1-метилнафталин и 4-хлор-1-метилнафталин (преобладает), а также исходный 1-метилнафталин и 2,4-дихлорметилнафталин;

- В ходе водного хлорирования фторбензола ГХЫ в нейтральной среде в результате электрофильного ароматического замещения образовались п-хлорфторбензол и небольшое количество о-хлорфторбензола. При рН=8 хлорпроизводные фторбензола не обнаружены;

- Водное хлорирование этилбензола при рН=7 дало следующие продукты (в малых количествах): орто- и пара-хлорэтилбензол, а-гидроксиэтилбензол, ацетофенон;

В работе [48] показано, что ГХН при взаимодействии с анизолом, фенолом и 1-метилнафталином образует меньшее количество хлорпроизводных в сравнении с другими хлорирующими агентами. На основании этих данных предположено, что ГХН может быть относительно безопасным с точки зрения продуктов хлорирования, во всяком случае, в сравнении с другими хлорсодержащими реагентами, используемыми для дезинфекции воды.

Исследования на реке Томь, проводившиеся на протяжении года с использованием ГХП (ТУ 6-01-29-93), изготовленного на производственном объединении «Химпром» г. Кемерово, содержавшего 120-160г/дм активного хлора и 40-90 г/дм щёлочи, доказало, что по бактерицидному эффекту ГХН не уступает жидкому хлору, а содержание в воде хлороформа, тетрахлорметана и бромдихлорметана снизилось по сравнению с использованием жидкого хлора на 15, 14 и 12%, соответственно. Токсичность воды, с учётом всех содержащихся примесей и их совместного токсического действия, уменьшилась на 10-13%, в зависимости от сезона. К сожалению, более подробных данных авторы [36, 37, 47] не приводят.

В таблице 1.1 представлены данные (частное сообщение Западной водопроводной станции г. Москвы, 2012 год), использующей в качестве дезинфектанта ГХН.

Из данной таблицы следует, что количество побочных ГОС либо не увеличивается после хлорирования ГХН, либо они появляется в ничтожно малых количествах, не превышающих ПДК. Заметные изменения происходят только с хлороформом, который, тем не менее, даже по максимальным показателям не превышает допустимых пределов. Эти данные позволяют предположить о преимуществах применения ГХН для дезинфекции природной воды с точки зрения количества образующихся ГОС. С другой стороны, приведённые данные не являются систематическими, что заставляет думать о необходимости проведения более глубоких исследований.

Таблица 1.1.

Максимальное количество ГОС (мг/л) в природной и питьевой воде Западной водопроводной станции, прошедшей дезинфекцию ГХН в январе 2012 г.

Название вещества Исходная вода (1 блок) Исходная вода (2 блок) Питьевая вода (1 блок) Питьевая вода (2 блок)

Хлороформ 0,002 <0,0001 0,011 0,008

1,1,2,2- Тетрахлорэтен <0,0001 <0,0001 <0,0001

1,1 -Дихлорэтен - <0,0003 <0,0003 <0,0003

1,2-Дихлорпропан - <0,01 <0,01 <0,01

1,2-Дихлорэтан - <0,01 <0,01 <0,01

Дибромхлормеган - <0,0002 <0,0002 <0,0002

Дихлорбромметан - <0,0002 <0,0002 <0,0002

Дихлорметан - <0,01 <0,01 <0,01

Тетрахлорметан - <0,0001 <0,0001 <0,0001

Трибромметан - <0,0005 <0,0005 <0,0005

Трихлорэтен - <0,00005 <0,00005 <0,00005

1.2. Общие методы анализа ГОС в воде; использование хроматомасс-спектрометрии для количественного анализа

Для определения общего содержания продуктов дезинфекции может быть использована стандартная методика их адсорбции на активированном угле, сжигания и калориметрического определения. Некоторые закономерности процесса дезинфекции можно наблюдать с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Использование современного аналитического оборудования позволяет зафиксировать органические соединения, присутствующие в воде в очень малых концентрациях, но достаточные для неблагоприятного воздействия на здоровье человека [54].

Условная классификация идентифицированных соединений на летучие, полулетучие и нелетучие проводится в зависимости от используемых методов анализа.

Летучими продуктами дезинфекции считают моно-, ди-, три- и полигалогензамещенные производные метана, этана, этилена и ацетона, моно-, ди- и тригалогенпроизводные

ацетонитрила и др. Процедура их выделения и концентрирования может проводиться различными методами. Поскольку пробы представляют собой многокомпонентные смеси, необходима стадия разделения с помощью газовой хроматографии (ГХ). Для детектирования чаще всего используются масс-спектрометрия (МС) [31, 43, 44, 54, 74, 75, 88, 89, 93] или электронозахватные детекторы (ЭЗД). В силу своей уникальной информативности и специфичности, масс-спектрометрическое детектирование является более надёжным и универсальным. Оно позволяет определять и качественный, и количественный составы образующихся многокомпонентных смесей [107-109].

Метод ГХ-МС позволяет успешно анализировать и так называемые полулетучие вещества [43, 44]. Их извлекают из воды экстракцией хлористым метиленом при различных значениях рН. Могут быть использованы и другие органические растворители, однако хлористый метилен рекомендуется в стандартных методиках как наиболее универсальный и удобный в применении. Использование внутренних стандартов и суррогатных смесей позволяет проводить количественный анализ продуктов реакции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шувалова, Екатерина Анатольевна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Авакян А.Б., Водохранилища: факты, проблемы, решения // Использование и охрана природных ресурсов в России». — 2002. — №7-8. — С. 53-56.

2) Айвазова J1.E. и др. Метод биотестирования водной среды с использованием инфузорий // Методы биотестирования вод. - Черноголовка. - 1988. - С.37-42.

3) Алекин O.A. Основы гидрохимии. - М.: Гидрометиздат, 1970. - 444 с.

4) Арутюнова И.Ю., Ягунков С.Ю. Исследование различных технологических режимов очистки воды, направленных на снижение содержания хлорорганических соединений в питьевой воде // Водоснабжение и канализация. —2009. — №5.

5) Бабаназарова О.В., Сиделев С.И. Инвазийные виды (Cyanobacteria) в фитопланктоне гипертрофного озера Неро (Россия) как риски водопользования // Материалы доклада, форум «ЭКВАТЭК-2014». -2014

6) Бадтиев Ю.С., Кулемин A.A. Биоиндикация поверхностных вод по состоянию пресноводных моллюсков // Экологический вестник России. - 2001, - №5, - С. 36-38.

7) Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: анализ и перспективы.// Питьевая вода. — 2007, —№3.

8) Бахир В.М. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения.// Вода и экология. — 2003, —№1.-С. 3-11.

9) Бахир В.М. К проблеме поиска путей повышения промышленной и экологической безопасности объектов водоподготовки и водоотведения ЖКХ.// Водоснабжение и канализация.

— 2009. — №1.

10)Бахир В.М. Чистая вода России: декларации, реальность, перспективы// Водоснабжение и канализация. — 2009. —№5.

11)Бахир В.М., Леонов Б.И., С.А.Паничева, В.И.Прилуцкий, Н.Ю.Шомовская Химический состав и функциональные свойства хлорсодержащих дезинфицирующих растворов// Вестник новых медицинских технологий. — 2003. — №4.

12) Биоиндикация и биомониторинг: Сб. ст. АН СССР, Ин-т эволюции, морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова, Нац. ком. биологов Сов. Союза / Отв. ред. Д.А. Криволуцкий. — М.: Наука. — 1991. — 288 с.

13) Биоиндикация загрязнения наземных экосистем / Под ред. Р.Шуберта. — М.: Мир, 1988.

— 348 с.

14) Биосенсоры: основы и применения / Под ред. Д. Тернера. — М.: Мир. — 1992.

15) Биотестирование как интегральный метод оценки качества воды [электорнный ресурс] // URL: http://ekologyprom.ru/

16) Богданов Н.И. Биологическая реабилитация водоёмов, РИО ПГСХА. — Пенза. — 2008.

17) Богданов II.И., Асанов А.Ю., Прудовое рыбоводство, Пензенский ЫИИСХ. — Пенза. — 2011.

18) Бочаров B.JL, Водохранилища в России: pro et contra // Приоритетные направления экологической реабилитации Воронежского водохранилища». — Научная книга. — Воронеж. — С. 44-49.

19) Васильева А.И. Влияние хлорирования на качество воды в присутствии некоторых природных и техногенных примесей// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Уфа. — 2008.

20) Водный кодекс Российской Федерации (версия 20.02.2008), Сиб. Универ., — Новосибирск. — 2008.

21) Выявление токсичных MICROCYSTIS в озере Котокельское (Бурятия) / Белых О.И., Тихонова И.В., Сороковикова Е.Г. и др. // Вестник Томского государственного университета. Биология. - 2009, № 330 (январь). - С. 172-175.

22) Головачев А. В. Применение гипохлорита натрия как менее опасной альтернативы газообразному хлору при обеззараживании воды на предприятиях ВКХ / А. В. Головачев, Е. М. Абросимова//Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. —2009. —№2. — С. 70-73.

23) Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А. и др. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: Справочные материалы. - М.: Эколайн. -— 2000.

24) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. - Л., 1974. - Т. I. - 403 с.

25) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. - Л., 1988. - Т. II. - Вып. 1. -116 с.

26) Диатомовые водоросли СССР. Ископаемые и современные. - СПб., 1992. - Т. II. - Вып. 2.-125 с.

27) Диатомовый анализ. - Л., 1949-1950. - Кн.1-3.

28) Егоров С.Б. Обеззараживание питьевой воды // Водоснабжение Санкт-Петербурга / Гос. Унитар. Предприятие Водоканал С.-Петербурга. Под общ. Ред. Ф.В. Кармазипова. СПб. — 2003. — С. 590 - 642

29) И.В. Тихонова, О.И. Белых, Г.В. Помазкина, А.С. Гладких Анализ цианобактерий озера Байкал и Усть-Илимского водохранилища на наличие гена синтеза микроцистина / Доклад академии наук. -— 2006.— том 409. — №3. — с. 425-427 / Общая биология

30) Инновационные разработки НПК «Эколог» // СПб. — 2011.

31) Использование ГХ-МС для определения органических соединений в окружающей среде [электорнный ресурс] /«ТД Питьевая вода», URL: http://www.voda-h2o.ru. 2011

32) Исследования физиологических адаптации двустворчатых моллюсков на основе их кардиоактивноти и двигательных реакций / Т. В. Кузнецова, В. В. Трусевич и др. // Материалы III Междунар. конф. «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов» (Петрозаводск, 22-26 июня 2010). - Петрозаводск: Ин-т Биологии Карельского научного центра, 2010.-С. 91-92.

33) Исследовательская группа ГОСНИИ «Хлорпроект» Применение гипохлорита натрия [электорнный ресурс]/ «Маркопул Кемиклс». —2001. URL: http://www.markopoolchem.ru/

34) Исследовательская группа ГОСНИИ «Хлорпроект» Растворы гипохлорита натрия: основные свойства и использование при обработке воды [электорнный ресурс]/ «Маркопул Кемиклс». — 2001. URL: http://www.markopoolchem.ru/

35)Источники водоснабжения [электорнный ресурс] / МГУП «Мосводоканал» . — 2011, URL: http://www.mosvodokanal.ru

36)Иткин Г.Е. Выбор приоритетов на рынке технологий обеззараживания воды// «СтройПРОФИль», 2004, №1/4.

37) Кожевников А. Б. Хлорирование и микробиологическая безопасность воды / А. Б. Кожевников, О. П. Петросян // ЖКХ. — 2008. — № 10. — Ч. 1. — С. 43-56.

38)Кожевников А.Б., Петросян О.П. Для тех, кому не нравится хлор // «СтройПРОФИль» . — 2004,—№4/1.

39)Кожевников А.Б., Петросян О.П., Баранов A.A. Недостатки гипохлорита фатально неисправимы // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, № 1 (25), 2010, с. 62-67.

40)Кофман В.Я.. Новые окислительные технологи очистки воды и сточных вод. Часть 1. [электорнный ресурс] // URL: http://www.kofman.info/

41)Кузнецов А. Е., Градова Н. Б. Научные основы экобиотехнологии:учебное пособие для студентов. — М.: Мир. — 2006 г.

42)Кузубова JI. И., Кобрина В. Н. Химические методы подготовки воды (хлорирование, озонирование, фторирование): Аналитический обзор — Новосибирск: СО РАН, ГННТБ, НИОХ, 1996. — Т. Выпуск 42. — (серия «Экология»).

43) Лебедев А.Т., Масс-спектрометрия в органической химии - М.: Бином, 2003.

44) Лебедев А.Т., Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. — Техносфера М., 2013.

45)Макрушин A.B. Биологический анализ качества вод. — Л., 1974. — 60 с.

46)Методика изучения биоценозов внутренних водоемов. - М., Наука, 1975. - С. 73-108.

47)Методические рекомендации по обеспечению выполнения требований санитарных правил и норм СанПин 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды

централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» на водопроводных станциях при очистке природных вод. Разработаны под руководством Драгинского B.JI. — 2000.

48)Микроцистин-продуцирующие цианобактерии в водоемах России, Беларуси и Украины / Белых О. И., Гладких А. С. и др // Химия в интересах устойчивого развития. - 2013. - №4. -С.363-378

49) Мишина К. Г. Экологическая реабилитация и восстановление водных объектов в Москве / К. Г. Мишина, Е. Б. Самухина // Промышленное и гражданское строительство.— 2005.— № 11.— С. 35-36. / О экологической реабилитации и восстановлении прудов г. Москва.

50) Непрерывный мониторинг качества пресных вод методом оптической кардиографии моллюсков Петросян B.C. Храменков C.B. и др. // Биотехнология: экология крупных городов.

— РХТУ. — М. — 2010. — С. 46-48

51)Никаноров A.M., Жулидов A.B. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах.

— J1.: Гидрометеоиздат.— 1991.—312 с.

52)Никаноров A.M., Жулидов A.B., Покаржевский А.Д. Биомониторипг тяжелых металлов в пресноводных экосистемах. — JL: Гидрометеоиздат. — 1985. —144 с.

53) Новые подходы к обеспечению химической безопасности мегаполисов Петросян B.C. Храменков C.B. и др. // Экологическое образование в интересах устойчивого развития. — 2010.

— С-Пб. — С. 52-53.

54)Носкова О.Ю. Дипломная работа: Электрофильиое замещение в ароматических субстратах в условиях подготовки питьевой воды// МГУ им. М.В. Ломоносова, М. — 2009.

55)0 возможности использования биомаркеров на основе ультрадианных ритмов кардиоактивности и движения створок моллюсков в мониторинге экологического состояния морских акваторий / Холодкевич С. В., Иванов А. В.,// Нефть и газ арктического шель-фа -2008: Материалы международной конференции. Мурманск, 12-14 ноября. Мурманск: ММБИ КНЦ РАН, 20086. С. 302-309.

56) Определители пресноводных водорослей СССР. - М., 1953 (и др.). - Вып. 2-12.

57) Петросян B.C., Шувалова Е.А., Кульнев В.В., Лухтанов В.Т. Разработка экспериментального подхода к предотвращению загрязнения природных водоёмов цианотоксинами // Экология и промышленность России. - 2015 - № - С. 36 - 41.

58)Петросян B.C., Шувалова Е.А., Полякова О.В., Лебедев А.Т., Пономаренко А.И., Козлов М.Н. Сравнительное исследование состава смесей галогенорганических веществ, образующихся при дезинфекции воды хлором и гипохлоритом натрия // Экология и промышленность России. -2014. -№5. - С. 42-47.

59)Петросян B.C. Влияние химического загрязнения на биоразнообразие и человека// Экология, охрана природы, экологическая безопасность. — Изд. МНЭПУ, Москва, 2000. — С. 309-317.

60) Петросян B.C. Проблемы химической безопасности населения России// Глобальные экологические проблемы России,. •— Наука Москва, 2008. — С. 89-99.

61)Петросян B.C. Химическая безопасность воды// Чистая вода: проблемы и решения. — Т. 1, —2010. —С. 31-35.

62)Петросян B.C. Химические спутники Земли и глобальное загрязнение биосферы// Социально-экономические и научно-технические проблемы развития современной России. — Иваново, 2010. — С. 60-63.

63) Петросян B.C. Биогеохимия Вернадского и проблемы химической безопасности // Вестник Казахстанской Национальной Академии Естественных Наук. — 2012.

— Т. 2, —С. 38-45..

64) Петросян B.C. Биогеохимия Вернадского и химические стрессы человека и биоты // Международный научно-образовательный журнал Партнёрство цивилизаций. — 2013.

— № 1 -2. — С. 300-312. Петросян В.С

65) Петросян B.C. Проблемы безопасности воды//Чистая вода: проблемы и решения. — 2011. — № 2-3. — С. 60-64.

66) Петросян B.C. Химическая безопасность воды//Чистая вода: проблемы и решения. — 2010, —Т. 1, — С. 31-35.

67) Петросян B.C. Химические спутники Земли и химические бумеранги: проблемы химической безопасности//Химия в интересах устойчивого развития. — 2011. — № 19. — С. 345-358.

68) Петросян B.C. Химическое загрязнение и здоровье населения//Вестник Российского университета дружбы народов. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". — Т. 14, № 2006. — С. 61-68. Петросян B.C.

69) Петросян B.C., Аверочкина И.А. Загрязнение биогеосферы и его влияние на здоровье населения // Вестник РАЕН. — 2013. — Т. 13, —С. 116-123.

70) Попов Н.И. Курсовая работа: Обеззараживание и обезвреживание с использованием окислителей природных, сточных вод и осадков//РУДН. — М. — 1997.

71)Россолимо J1.J1. Изменение лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора // М. — 1977. - 144 с.

72) Румянцев В.А., Крюков JT.H. Особенности природы цианобактерий // Общество. Среда. Развитие (Terra Humana). — 2012. — №1. — с.221-227

73)Русских Я.В., Чернова E.H., Воякина Е.Ю., Никифоров В.А., Жаковская З.А. Определение цианотоксинов в водной матрице методом высокоэффективной жидкостной хроматографии—масс-спектрометрии высокого разрешения // Известия СПбГТИ(ТУ). — 2012. — № 17.-С. 61-66.

74)Синикова Н,А. Исследование трансформации органических соединений в условиях водного хлорирования методом хромато-масс-спектрометрии. // Дисс. канд. хим. наук. . —-Москва. — 2000.

75)Синикова II., Шайдуллина Г., Лебедев А. Сравнение реакционной активности хлора и гипохлорита натрия при хлорировании структурных фрагментов гуминовых веществ в воде при использовании метода ГХ/МС // Масс-спектрометрия. — 2014. — Т. 11, № 1. — С. 22-28.

76)Сиренко Л.А. Физиолого-биохимические особенности синезелепых водорослей и задачи их изучения // "Цветение" воды. - Киев, 1969. - Вып. 2. - С. 7-64.

77)Славянская Г.В. Влияние хлорирования на качество питьевой воды // Химия и технология воды. — 1991. — Т. 13. — № 11.

78)Смелов Д.В. Дипломная работа: Эффективные методы очистки технических вод машиностроительного предприятия» // МГТУ «Станкин» . — М.. — 2004.

79) Сравнение результатов определения цианотоксинов (Апатоксин-А и Микроцистина-RR) методом хромато-масс-спектрометрии, полученных с помощью приборов с различными типами ионных ловушек / Русских Я. В., Чернова Е. II. и др. // Научное приборостроение. - 2010. - том 20. - № 4. - с. 100-107 / Масс-спектрометрия для биотехнологии

80) Структура фитопланктона и содержание микроцистинов в высокоэвтрофпом озере Неро / Бабаназарова О.В., Кармайер Р., Сиделев С.И. и др. // Водные ресурсы. Т. 38. - 2011, № 2. - С. 223-231.

81) Техническое руководство по эпидемиологическому надзору за болезнями, связанными с водой Редакторы: Е. Funari, Т. Kistemann, S. Herbst и А. Rechenburg / ВОЗ. — 2011

82) Троицкий A.B., Особенности создания водохранилищ в современной России // Использование и охрана природных ресурсов в России. — 2003. — №4-5.— С. 52-55.

83) Унифицированные методы исследования качества вод. Методы биологического анализа вод. Индикаторы сапробности. - М., изд-во СЭВ, 1977. - С. 21 -31.

84)Фесенко Л.Н., Игнатенко С.И. Обеззараживание воды низкоконцентрироваиным гппохлоритом натрия: от дискуссии к внедрению.// Водоснабжение и канализация. — 2009. — №9

85)Филенко О.Ф, Дмитриева А.Г. Биотестирование как способ контроля токсичности загрязняемой водной среды // Приборы и системы управления. — 1999. -—№ 1. — С. 61-63.

86)Филенко О.Ф. Задачи и возможности биологического контроля загрязнения водной среды // ВОДА MAGAZINE. — 2012. — № 1. — С. 24-28.

87)Филенко О.Ф., Оганесова Е.В. Тепловодные моллюски как потенциальный объект для биотестирования качества водной среды//Токсикологический вестник. — 2012. — Т. 2. ■— С. 32-35.

88)Харабрин C.B. Экологический моноторинг тригалогенметанов в питьевой воде и воде водоисточника // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Уфа. — 2004.

89)Хромато-масс-спектрометрическое определение фталатов и органических кислот в воде. Методические указания. МУК 4.1.738-99 / А.Г. Малышева (руководитель), Н.П. Зиновьева, Ю.Б. Суворова, И.Н. Топорова, Т.И. Голова (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН). — 2011

90)Цианобактери и цианотоксины в планктоне зарегулированных водохранилищ и на отрезке реки Свислочь (Беларусь) / Т.М. Михеева, О.И. Белых и др. // Экологический вестник. — 2011. — №4 (18)/ Изучение и реабилитация экосистем. — С. 30-37.

91) Черкасов C.B. Гипохлорит натрия. Свойства, теория и практика применения [электорнный ресурс]/ компания «Мировые водные технологии», URL: wwtec.ru.

92) Чернова Е. Н., Русских Я. В., Подольская Е. П., Жаковская 3. А., Царев В. С., Кухарева Г. И. Оптимизация параметров масс-спектрометрического анализа цианотоксинов на гибридном масс-спектрометре LTQ-Orbitrap XL (Thermo Finnigan) // Научное приборостроение. - 2013. -том 23.-№ l.-c. 20-29

93)Шайдуллина Г.М. Исследование процессов хлорирования и озонирования органических соединений в водной среде методом хромато-масс-спектрометрии // Дисс. канд. хим. наук. — Москва. — 2004.

94) Эдельштейн К.К., Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения, Изд. «Геос». — М. — 1998.

95) Экология, охрана природы, экологическая безопасность: Учебное пособие для системы профсессиональной переподготовки и повышения квалификации / А. Никитин, С. Степанов, Ю. Забродин и др. — Издательство "Новь" - Издательство МНЭПУ Москва, 2000. — С. 648.

96) Экология, охрана труда и экологическая безопасность/ В. Гордпенко, Н.Моисеев, А. Никитин и др. — изд-во МНЭПУ Москва, 1997. — С. 744.

97)Ягуд Б.Ю. Проблемы химической безопасности хлорных объектов ЖКХ: Материалы III Междунар. научно-произв. Конф. «Промышленная безопасность па взрывопожарных и химически опасных производственных объектах». - Уфа, 2009.

98) Biological Safety: Principles and Practices / Edited by Fleming D. O., Hunt D. L. — Third edition. — Washington: ASM Press, 2000.

99)Chorus I. and Bartram J. (1999) Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences, monitoring and management World Health Organization. E & FN Spon.

100) Drabkova V.G., Eutrophication of Lakes and Reservoirs, in "A Water Quality Assessment of the Former Soviet Union", ed. by Kimstach V., Meybeck M. and Baroudy E., E&FN Spon, London and New York, 1998, Ch. 6, pp. 137-164.

101) Fletcher J., Ciancon D. Why life's a bleach (The Sodium Hypochlorite Story) Environmental Science and Engineering Magazine (May, 1996).

102) Ingle J. I., Bakland L. K., Baumgartner J. C. Ingle's Endodontics 6 - 6. - BC Deker, 2008.

103) Landner L., Eutrophication of Lakes: Causes, Effects and Means for Control, WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, 1976.

104) Odabasi, M., "Halogenated Volatile Organic Compounds from the Use of Chlorine-Bleach- Containing Household Products", Environmental Science & Technology 42, (2008)

105) Pelaez Met al. (2010) "Sources and Occurrence of Cyanotoxins Worldwide". In Xenobiotics in the Urban Water Cycle, Environmental Pollution, 16(1): 101-127.

106) Petrosyan V.S. Khramenkov S.V. Averochkina I.A. Baron V.D. Filenko O.F. Kozlov M.N. Olshansky V.M. Skorodumov S.V. Volkov S.V. Monitoring of Water Quality Using the Optical Cardiography of Shellfish // 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment, Barcelona, June 25 - 28, 2013 Book of abstracts, PW34

107) Richardson S., Disinfection by-products: formation and occurrence of drinking water, in Nriagu J.O. (Ed.), The Encyclopedia of Environmental Health, 2011, Vol. 2, pp.110-136, Elsevier, Burlington, USA;

108) Richardson S., Mass Spectrometry Identification and Quantification of Toxicologically Important Drinking Water Disinfection By-Products, in Comprehensive Environmental Mass Spectrometry, Ed. by A.T. Lebedev, 2012,, pp. 263-285, ILM Publications, Dorset, UK

109) Richardson S., Water Analysis: Emerging Contaminants and Current Issues, Anal. Chem., 2011, 83,4614-4648;

110) Vollenveider R., Eutrophication, in "Global Freshwater Quality. A First Assessment", ed. by Meybeck M., Chapman D. and Helmer R., Blackwell, Oxford, UK, 1989, Ch. 8, pp. 107-120.

111) Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, & Reuse 3rd Edition// Metcalf & Eddy, Inc (1991).

112) White's Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants / Black & Veatch Corporation — 5-th edition. — Hoboken: John Wiley & Sons, 2010

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

Рис. 1.1. Упрощённая модель молекулы гуминовой кислоты

Рис. 1.2. Упрощённая модель молекулы фульвокислоты

Рис. 1.3. Штамм Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Увеличение 1000х.

Рис. 1.4. Беззубка (Anodonta cygnea) - внутреннее строение моллюска. Сердце обозначено цифрой 9

Рис. 1.5. Внешний вид беззубки с наклеенным оптосенсором Рис. 1.6. Схема работы датчика оптической регистрации сердцебиений. Рис. 1.7. Изменения кардиоритмов при действии EtHgBr (50 мг/л) Рис. 1.8. Изменения кардиоритмов при действии CdCb (100 мг/л) Рис. 1.9. Изменения кардиоритмов при действии NaCN (100 мг/л)

Рис. 1.10. Опытная 12-канальная система биомониторинга вод, методом опторегистрации

кардиоритмов пресноводных моллюсков.

Рис.1.11. Блок-схема системы водоподготовки.

Рис.1.12. Установка механической фильтрации воды CF-0844T-CP.

Рис.1.13. Проточный охладитель EVO 140 IMI Cornellius.

Рис.1.14. Аквариумы с моллюсками.

Рис.1.15. Вид на электронные блоки со стороны задней двери аппаратного шкафа. Рис.1.16. Сигнальная световая колонна

Рис. 2.1. Общий вид очистных сооружений ливневой канализации посёлка Барвиха Московской области.

Рис. 2.2. Выращивание штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 в НПО «Альгобиотехнология» Рис.3.1. Хроматограмма исходной воды из Москворецкого источника Рис. 3.2. Хроматограмма исходной воды из Волжского источника.

Рис. 3.3. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды ПКГХП с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа.

Рис. 3.4. Хроматограмма хлорированной Волжской воды НКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа

Рис. 3.5. Хроматограмма дезинфицированной Москворецкой воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа.

Рис. 3.6. Хроматограмма хлорированной Волжской воды ВКГХН с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа.

Рис. 3.7. Хроматограмма продуктов дезинфекции Москворецкой воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа

Рис. 3.8. Хроматограмма продуктов хлорирования Волжской воды ХВ с дозой 2,5 мг/мл и временем контакта 3 часа

Рис.3.9. Динамика изменения азота аммонийного в исследуемых водоемах.

Рис. 3.10. Динамика изменения азота нитратов в исследуемых водоемах.

Рис. 3.11. Динамика изменения азота нитритов в исследуемых водоёмах.

Рнс.3.12. Динамика изменения аммоний-иона в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.13. Динамика изменения фосфора общего в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.14. Динамика изменения растворённого кислорода в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.15. Динамика изменения численности фитопланктона в исследуемых водоёмах

Рис. 3.16. Динамика изменения мутности в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.17. Динамика изменения цветности в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.18. Динамика изменения аммиака в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.19. Динамика изменения хлоридов в исследуемых водоёмах.

Рис. 3.20. Состояние воды в Барвихинских прудах на 15.10.2013: а) контрольный водоем; б) экспериментальный водоем.

Рис. 3.21 ( а, б, и). Реакция моллюска №1 при превышении ПДК цинка в 60 раз (300 мг/л) (а. кардиограмма в чистой воде; б. кардиограмма через 5 минут после добавления раствора; в. кардиограмма через 10 минут после добавления раствора)

Рис. 3.22. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 200 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.23. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 250 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.24. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии цинка в концентрации 300 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.25. Изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходным уровнем в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях цинка. Показаны линии тренда средних значений.

Рис. 3.26. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 30 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.27. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 40 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.28. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 50 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.29. Изменение частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходным уровнем в течение опыта при действии меди в концентрации 60 мг/л. Показана линия тренда средних значений.

Рис. 3.30. Средние значения изменения частоты сердцебиений моллюсков в зависимости от времени экспозиции при разных концентрациях меди.

Рис. 3.31 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,01 мг/л,). Линия тренда средних значений.

Рис. 3.32 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,03 мг/л,). Линия тренда средних значений.

Рис. 3.33 Отклонения частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при воздействии кадмия (0,06 мг/л,). Линия тренда средних значений.

Рис. 3.34. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (0,1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений.

Рис. 3.35. Изменение частоты сердцебиений при действии глифосата (1 мг/л) по сравнению с исходными значениями. Показана линия тренда средних значений для каждого времени наблюдений

Рис. 3.36. Усреднённые величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по сравнению с исходными значениями при воздействии глифосата. Показаны линии тренда. Рис. 3.37. Изменения частоты сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации около 0,01 мг/л.

Рис. 3.38. Изменения частот сердцебиения моллюсков по сравнению с исходными значениями при действии актеллика в концентрации 10 ПДК

Рис. 3.39. Усредненные величины изменения частоты сердцебиений (уд/мин) моллюсков по

сравнению с исходными значениями при воздействии актеллика. Показаны линии тренда.

Рис. 3.40 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при

воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений.

Рис. 3.41 Отклонение частоты сердцебиения (уд/мин) моллюсков от исходной величины при

воздействии малатиона (0,05 мг/л). Показаны линии тренда средних значений.