Курс лекция по гигиене. Пивоваров Ю. П. Гигиена и экология человека (Курс лекций)
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Удаление твердых бытовых отбросов во всем мире осуществляется 114 исключительно автотранспортом. Основным недостатком автотранспорта является его малая полезная грузоподъемность (КПД — 30-35%), а значит высокая стоимость перевозок. Поэтому, с экономической точки зрения, наиболее оптимальным вариантом вывоза мусора является система вывоза с перегрузкой. Из города он вывозится за пределы населенного пункта на обычных мусоровозах, а затем перегружается на другой транспорт (в Англии — на баржи, в Голландии — на железнодорожный транспорт, в США и Германии — на специальные автопоезда). Существует три системы удаления мусора: 1. Планово-поквартирная (в определенный час приезжает транспорт и население выносит мусор из квартир и погружает в транспорт). 2. Планово-регулярная — вывоз мусора из дворовых мусоросборников и приемных камер мусоропроводов. 3. Планово-подворная — сбор мусора из квартирных мусоросборников, оставленных во дворе. Кроме широко распространенного во всем мире вывоза мусора автотранспортом, существуют и другие методы: 1. Дробление мусора на месте его образования с последующим сплавом в канализацию. Впервые применен и получил некоторое распространение в США. Недостатком этого метода является: 1) сильный шум во время работы дробильных машин; 2) большой дополнительный расход водопроводной воды для смыва мусора в канализацию (6-8 л на 1 кг мусора); 3) большое увеличение нагрузки на сооружения по очистке сточных вод (увеличение осадка на 67%). 2. Система пневматического трубопроводного транспорта. Состоит из вентиляционных камер в зданиях, из которых мусор по всасывающим трубам удаляется за черту населенного пункта. Система пневматического трубопроводного транспорта очень перспективна, т.к. имеет много положительных моментов: 1) исключает ручной труд; 2) исключает хранение мусора в квартирах; 115 3) исключает применение автотранспорта; 4) исключает применение мусоросборников во дворах; 5) исключает контакт мух, грызунов с отходами. Впервые такая установка была создана в Швейцарии и обслуживала 5000 квартир (2,5 км). Сейчас такая установка действует в Олимпийской деревне в Германии (под Мюнхеном). Планируется создание таких установок и у нас. Существенную проблему для системы очистки составляют методы обезвреживания твердых отбросов. Эти методы можно разделить на 2 группы: 1. Ликвидационные (без использования ценных свойств мусора). II. Утилизационные (с утилизацией наиболее ценных компонентов мусора). Наиболее часто: 1. Переработка отбросов на компост. 2. Сжигание с использованием тепла (в тепличных хозяйствах). 3. Выделение металлических частей в качестве вторичного сырья для металлургии. 4. Выделение бумаги и тряпья для писчебумажной промышленности. Экспериментальные (США, Япония): 5. Изготовление строительных блоков. 6. Получение этилового спирта. 7. Пиролизное разложение для получения сырья для химической промышленности. Выбор метода обезвреживания мусора определяется системой сбора и его составом. Преобладание в мусоре той или иной части определяет метод обезвреживания. Так, при содержании органических веществ менее 25% он не пригоден для компостирования, при низкой теплотворной способности сжигать мусор нецелесообразно. Выбор метода обезвреживания в большей степени зависит от экономической значимости. Из двух наиболее часто применяемых методов 116 (компостирование и сжигание) наиболее дорогим является сжигание (на 50% дороже компостирования), потому что здесь необходимы мероприятия для предупреждения загрязнений атмосферного воздуха золой и газами. Однако при оценке общей экономической эффективности следует учесть, что при максимальном приближении мусоросжигательных установок к городу получается существенное уменьшение затрат на вывоз мусора. Тем не менее наиболее рентабельным в настоящее время является метод компостирования. В основе биологической переработки мусора на компост лежит аэробная переработка отбросов, происходящая в результате деятельности термофильных бактерий. Повышение температуры внутри отбросов до 50-70ºС создает условия для более быстрого разложения органических веществ и отмирания патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. В обычных, естественных условиях полная переработка мусора происходит за 1-1,5 года. Совершенно очевидно, что для успешного и более быстрого процесса необходимо использовать какие-то дополнительные факторы и новые методы. I. Компостирование в штабелях. На специально отведенных полях мусор укладывается в штабеля, имеющие форму трапеций (высота — до 2м, длина — до 25 м). Сверху засыпается торфом (или землей) либо на 2-3 недели закрывают полиэтиленовой пленкой. Площадь территории под компостирования —1,5-2 га на 10000 тыс. населения. II. Бескамерное обезвреживание с дополнительной аэрацией. Это такое же компостирование в штабелях, но уже высотой штабеля 3-4 м. Внутрь штабеля укладывается вентиляционные дрены, через которые происходит усиленная аэрация мусора в результате разницы между температурой воздуха и температурой внутри штабеля. С помощью такого простого приспособления удается сократить длительность процесса до 3-4 месяцев. III. Биотермические камеры. Это емкости из железа, бетона, объем которых от 2 до 20 м 3 За счет дополнительной аэрации удается достичь 117 температуры 70°С. Срок компостирования сокращается до 60 дней. Однако использование этих камер не получило широкого распространения. IV. Строительство компостирующих заводов. Компостирующие заводы представляют собой целое промышленное предприятие по переработке мусора, твердых отбросов. Достоинство этих заводов в том, что процесс переработки заканчивается в течение 5 суток и в некоторых случаях этот процесс сокращается до 3 суток. На этих заводах мусор в приемных бункерах сортируется, с помощью магнита из него удаляются металлические примеси, затем подается во вращающийся барабан, где тщательно измельчается и аэрируется, при этом температура достигает 65°С. Разновидностью этого вращающегося барабана может быть так называемый бункерный ферментатор — вертикальная камера, разделенная на 5 этажей. На каждом этаже измельченный мусор находится в течение суток, а затем пересыпается на следующий этаж (аналогично передвижению во вращающихся барабанах). Если остаются какие-то некомпостирующиеся части, их сжигают. В настоящее время такие заводы имеются в 25 странах. В России находятся два завода (в Москве и Санкт-Петербурге). К 1990 г. их должно было быть около 50, но эта программа не выполнена. Из 100 тонн сырого мусора в среднем получается около 70 тонн компоста и лишь 1/10 часть этого мусора не компостируется. Контроль за качеством переработки осуществляется постоянно. Санитарно-бактериологические показатели компоста должны быть такие же, как у чистой почвы. Не должно быть личинок мух, яиц гельминтов и коли-титр 1,0. В России компостированию подвергается примерно 3% от общего количества. Несмотря на санитарно- гигиенические и экономические выгоды компостирования, в настоящее время наиболее распространенным методом обезвреживания мусора является ликвидационный. 118 % обезвреживания мусора Виды обезвреживания Зап. Европа США Япония Сжигание 20% 14,5% Утилизация Компостирование 10% 0,5% 75% Ликвидация на свалках 70% 85% 25% В качестве единственного возможного метода (ликвидационного) обезвреживания следует считать усовершенствованные свалки. На этих свалках слои мусора уплотняются и через каждые 2 м толщины покрываются слоем изолирующего материала (водонепроницаемый грунт, лесоматериалы). Распад мусора протекает в анаэробных условиях. Верхний слой в 2 м перерабатывается в течение 10-15 лет, самые нижние — в течение 100 лет. При организации таких свалок иногда высотой до 40 м с повышенной нагрузкой на м 2 образуется очень много взрывоопасных веществ (метан). Особую опасность при этом представляет жидкий фильтрат, составляющий около 10% от веса мусора. Опасность его состоит в том, что этот фильтрат загрязнен органическими веществами и содержит очень много микроорганизмов, поэтому предусматриваются мероприятия по охране грунтовых вод (складирование производится на водонепроницаемой основе, сбор и испарение фильтрата, отвод атмосферных и талых вод от участка). 119 Лекция 8 Биологическое загрязнение объектов внешней среды как важная гигиеническая и экологическая проблема "Термин "биологическое загрязнение" охватывает различные биологические объекты, способные оказывать прямое либо опосредованное (через объекты окружающей среды) неблагоприятное воздействие на здоровье человека путем угнетения их естественных процессов самоочищения" (Г.И.Сидоренко). Основными компонентами биологического загрязнения являются: живые организмы (макро- и микроорганизмы) и продукты их жизнедеятельности, а также некоторые органические вещества естественного происхождения. Актуальность биологического загрязнения связана с наличием целого ряда медицинских и экологических проблем, а именно: 1. Несмотря на обширную информацию о механизме действия микроорганизмов, их воздействие на состояние здоровья человека все еще полностью не контролируется. 2. Загрязненность воздушной среды микроорганизмами и пылью органического происхождения на предприятиях биотехнологии, текстильной промышленности, на животноводческих и птицеводческих комплексах и ряде других производств является важнейшим фактором, оказывающим негативное воздействие на здоровье работающих. 3. Регистрируется неуклонный рост заболеваний, вызванных условно- патогенными возбудителями, представителями обычной микрофлоры человека. 4. Наблюдается возникновение многочисленных поствакцинальных осложнений в связи с повышенной сенсибилизацией организма человека. 5. Возникают трудности при лечении многих заболеваний вследствие широкого распространения в окружающей среде антибиотикоустойчивых 120 микроорганизмов. 6. Все возрастающие темпы урбанизации создают опасность недостаточного обезвреживания огромного количества сточных вод. 7. Развитие биотехнологий, перевод животноводства и птицеводства на промышленную основу привело к увеличению масштабов микробного загрязнения как воздуха рабочей зоны, так и окружающей среды, а следовательно к ухудшению состояния здоровья людей, работающих на таких предприятиях и проживающих в районах расположения этих производств. Это, к сожалению, далеко не полный перечень вопросов, связанных с биологическим загрязнением внешней среды. Разнообразие видов работ, связанных с опасностью вредного действия биологических факторов на организм людей, также очень велико. Их можно разделить на 3 группы. 1 группа работ, связанных с вредным воздействием микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Это: — работы по производству и контролю биологических препаратов, основой или продуцентами которых являются микроорганизмы, биологические жидкости, ткани и органы, а также культуры клеток и тканей; — работы по использованию биологических препаратов для профилактики, лечения, диагностики и других целей в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве; — работы по локализации и ликвидации очагов инфекционных болезней; — работы по использованию культур микроорганизмов в научно- исследовательских, учебных и практических учреждениях; — работы, требующие соприкосновения с почвой и водой (местами возможного обитания микроорганизмов); — работы по лечению и уходу за людьми и животными (больными и носителями); — работы по исследованию материалов от людей и животных, а также трупного материала в диагностических и научно-исследовательских целях. 121 II группа работ сопряжена с опасностью вредного воздействия животных (домашних, диких и лабораторных) и продуктов их жизнедеятельности. Это: — работы по обслуживанию животных в сельском хозяйстве и при производстве биологических препаратов, продуцентами которых они служат; — работы по обслуживанию животных в вивариях научно- исследовательских и практических учреждений; — охотничьи и рыболовные промыслы; — убой животных; — переработка сырья животного происхождения; — обслуживание и дрессировка животных в зоологических садах и цирках. III группа работ, связанная с опасностью вредного воздействия растений (культурных и дикорастущих). Это: — работы по выращиванию растений в сельском, лесном и городском хозяйствах; — работы по сбору и переработке растительного сырья; — лесохозяйственные работы и работы по заготовке леса; — работы по производству лекарственных препаратов и аллергенов из растений; — работы по производству кормов. Все компоненты, входящие в структуру биологического фактора, целесообразно разделить на две основные группы: I группа — естественно-природная: — возбудители, переносчики и носители инфекционных заболеваний людей; — возбудители инфекционных заболеваний животных; — возбудители инфекционных заболеваний птиц; — естественные отходы животного мира; — пыльца при цветении растений; — сине-зеленые водоросли; 122 — заплесневелые предметы. То есть элементы естественных природных процессов, способные при определенных условиях играть роль биологического фактора. // группа — индустриальная или техногенная. В нее входят гигиенически значимые факторы (микроорганизмы, готовые продукты, пыль растительного происхождения и т.д.), присущие: — промышленно-животноводческим комплексам; — производству и использованию микробиологических средств защиты растений; — производству и использованию антибиотических средств; — производству и использованию белково-витаминных концентратов; — производствам по улучшению и использованию стимуляторов роста; — сооружениям по очистке сточных вод; — производствам сена, льна, хлопка, зерна; — производствам вакцин и сывороток; — производствам физиологически активных препаратов. Безусловно, удельный вес различных компонентов неодинаков. Ведущие места в настоящее время занимают микробиотехнология, а также животноводство, переведенное на промышленную основу. Современные животноводческие комплексы отличаются высокой концентрацией поголовья скота, новой технологией производства и бесподстилочным содержанием животных. Все это приводит к образованию большого количества (до 3-5 тыс. м 3 /сутки) высококонцентрированных стоков, опасных в санитарно-эпидемиологическом отношении ввиду содержания в них патогенных микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов, а также других компонентов: консервантов, антибиотиков, недоокисленных продуктов (альдегидов, кетонов и др.) и комплекса органических веществ. По степени загрязненности органическими веществами, уровню бактериальной обсемененности (в том числе микроорганизмами, патогенными для человека) и по содержанию гельминтов и простейших отходы 123 животноводческих комплексов значительно превосходят хозяйственно- бытовые сточные воды и стоки предприятий. При ферментативных процессах брожения в навозе наряду с окисленными продуктами появляются водород, альдегиды, спирты, сложные эфиры, жирные кислоты и другие соединения. В анаэробных условиях при гниении белковых веществ образуются пептоны, аммиак, сероводород, сернистый аммоний, меркаптаны, фенол, индол, скатол и другие, обладающие неприятными запахами. Неприятные запахи вызывают, кроме чувства отвращения, головную боль, тошноту и поверхностное дыхание, которое ведет к уменьшению легочной вентиляции, следовательно, к снижению окислительных процессов в организме. Натурные исследования показали, что животноводческие комплексы являются массивными источниками загрязнения атмосферного воздуха. Так, валовый выброс загрязнений в атмосферный воздух только из организованных источников (системы вентиляции) комплекса крупного рогатого скота на 10 тыс. голов составляет по аммиаку 57 кг/сут., а суммарно по органическом веществам —2148 кг/сут. Кроме того, из системы вентиляции в атмосферный воздух ежесуточно выбрасывается до 1310 млрд. микроорганизмов. В стоках животноводческих комплексов содержатся сальмонеллы, энтеропатогенные кишечные палочки, протек синегнойная палочка. Отходы животноводства также могут быть потенциальными носителями возбудителей ряда зоонозных инфекционных заболеваний: бруцеллеза, лептоспироза, туберкулеза, ящура и др. Необеззараженные стоки могут содержать в 1 л от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч жизнеспособных яиц гельминтов и цист простейших. В основном это яйца аскарид и власоглавов и цисты балантидий. В связи с этим утилизация неочищенных или недостаточно очищенных животноводческих стоков приводит к опасному загрязнению почвы, грунтовых и поверхностных вод. Это усугубляется большей выживаемостью в навозе 124 микроорганизмов-возбудителей инфекционных заболеваний и яиц гельминтов. Так, в жидком навозе яйца гельминтов сохраняют жизнеспособность более 1 года, сальмонеллы — 160 суток, бруцеллы — 170 суток, микобактерии туберкулеза — 460 суток и т.д. Таким образом, навоз, попадая в почву и водные объекты, становится чрезвычайно мощным источником распространения инфекций и инвазий для людей и животных. Использование в животноводческих комплексах антибиотиков и кормовых дрожжей может приводить к развитию у работающих людей микозов. Кроме того, биологические загрязнители животного происхождения (шерсть, перхоть и экскременты животных) являются сильными аллергенами и способны вызывать у животноводов целый ряд аллергозов. В течение последних двух десятилетий чрезвычайно масштабное развитие получила основная отрасль биотехнологии — микробиотехнология. Это связано с тем, что микроорганизмы обладают заметными преимуществами перед растительными и животными объектами, т. е. имеют в сотни и тысячи раз большую скорость размножения и синтеза биологически активных веществ, быстроту адаптации к изменяющимся условиям среды обитания, максимальную экономию сырья и энергии. В настоящее время определились сферы приоритетного внедрения микробиотехнологии. Это медицинская, химическая и пищевая промышленность, сельское хозяйство, охрана окружающей среды, коммунальное хозяйство. В медицинской и фармацевтической промышленности микробиотехнология используется для производства десятков дорогостоящих биологически активных веществ, в том числе антибиотиков, ферментов, аминокислот, витаминов, вакцин, антигенных веществ и пр. В химической промышленности получают дешевые и в неограниченных количествах органические кислоты, кетоны, спирты. Само существование пищевой промышленности не мыслимо без 125 использования микробиотехнологий для изготовления пекарских дрожжей, кисломолочных продуктов и сыров, хлебобулочных изделий, пищевого белка, ферментации чая, табака, кофе, какао, маслин и т.д. Для нужд сельского хозяйства производится кормовой белок, микробные инсектициды, осуществляется силосование кормов, мочка льна, джута и пр. Это далеко не полный перечень важнейших аспектов жизни и практической деятельности человека, в которых применяются биотехнологии. Вместе с тем наблюдается значительное загрязнение микроорганизмами- продуцентами и продуктами микробиологического синтеза как производственной, так и окружающей среды в районах расположения таких предприятий. Работами различных авторов показано, что содержание микроорганизмов-продуцентов в воздухе биотехнологических производств составляет от сотен до десятков миллионов микробных тел в 1 м 3 воздуха. Наряду с загрязнением производственной среды на предприятиях биотехнологии наблюдается массивное поступление промышленных микроорганизмов и продуктов микробиологического синтеза в различные объекты окружающей среды. Так, при отсутствии очистки газовоздушных выбросов содержание в них микроорганизмов-продуцентов составило на различных предприятиях от сотен тысяч до миллионов микробных клеток в 1 м 3 Высокая загрязненность атмосферного воздуха промышленными штаммами регистрируется также при использовании микробиологических средств защиты растений — миллионы микробных тел в 1 м 3 атмосферного воздуха. Наряду с живыми микроорганизмами в газовоздушных выбросах биотехнологических производств очень высоко содержание готового продукта. Так, валовые выбросы пыли белково-витаминных концентратов составляют в среднем 187 кг/час. Предприятия биотехнологии интенсивно загрязняют и водную среду за счет сброса сточных вод, содержащих сотни миллионов микробных тел в 1 л. 126 Обработка сельскохозяйственных культур бактериальными инсектицидами также способна приводить к значительному обсеменению воды открытых водоемов и составлять в день обработки 10 6 -10 8 кл/л.. Поступление выбросов биотехнологических предприятий в атмосферу и водную среду сопровождается накоплением микроорганизмов-продуцентов в почве. Так, загрязненность почвы клетками штамма-продуцента дрожжей Сапера на расстоянии от 50 до 150 метров от завода по производству БВК превышала контроль в среднем на 20%. Использование в сельском хозяйстве микробиологических средств защиты растений приводит к загрязнению промышленными микроорганизмами поверхностного слоя почвы — до 10 7 -10 8 клеток в 1 г почвы. Безусловно, применение в сельском хозяйстве микробных инсектицидов загрязняет энтомопатогенными микроорганизмами растительные продукты питания — до 10 6 -10 9 клеток на 1 г. Таким образом, многочисленные факты интенсивного биологического загрязнения производственной и окружающей среды не вызывают сомнений. Непосредственное действие биологических факторов изучено достаточно хорошо. Различные компоненты биологического загрязнения могут приводить к прямому или косвенному негативному влиянию на здоровье людей и попадать в организм: с загрязненным воздухом, водой и растительными пищевыми продуктами (например, после обработки сельскохозяйственных культур микробными инсектицидами). Специфические заболевания связаны с воздействием биологических агентов микробиотехнологических предприятий, проявляются в виде сенсибилизирующего, иммунотоксического и дисбиотического действия на организм человека. Чаще всего показатели заболеваемости определяются такими нозологическими формами как бронхиальная астма, хронические астматические бронхиты, риносинуситы, кандидозы верхних дыхательных путей, конъюнктивиты, дерматиты и кольпиты. Растительные продукты, загрязненные бактериальными инсектицидами, 127 при определенных условиях могут вызывать пищевые токсикоинфекции. Детский организм в силу своих физиологических особенностей, как известно, обладает повышенной чувствительностью к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Поэтому негативное воздействие промышленных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, загрязняющих окружающую среду, прежде всего проявляется во влиянии на организм детей. Многие исследователи, изучавшие состояние здоровья детей, проживающих в районах расположения биотехнологических предприятий, отмечают у этих детей рост не только специфических, но и неспецифических заболеваний. Очень тревожные данные получены на основании 3-летних наблюдений за состоянием здоровья подростков-школьников в 4-5-километровой зоне Кировского биохимического завода. Установлено, что биологическое загрязнение объектов окружающей среды этой территории оказывает влияние на все показатели состояния здоровья подростков. Наблюдается снижение массы тела по сравнению со сверстниками контрольного района; более чем в 2 раза чаще встречается ухудшенное физическое развитие, нарушения опорно-двигательного аппарата и т.д. Выявлено снижение функциональных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем, снижение гемоглобина крови. Ведущими патологиями являлись болезни уха, горла, носа и заболевания нервной системы. Процент подростков, относящихся к 3 и 4 группам здоровья, проживающих в зоне загрязнения биовыбросами, возрастает. В контрольной же группе число здоровых подростков остается стабильным. Таким образом, возможность прямого негативного действия микроорганизмов-продуцентов на организм людей не вызывает сомнений. Опосредованное неблагоприятное влияние на здоровье человека промышленных микроорганизмов заключается в том, что при массивном загрязнении этими штаммами почвы и водоемов происходит нарушение процессов самоочищения, разбалансировка микробиоценозов и увеличение сроков выживания патогенной микрофлоры. |