Характеристика сточных вод предприятий пищевой промышленности по их действию на водоёмы и гидробионтов. Требование к очистке.
Масштабное водохозяйственное строительство для удовлетворения все возраставших потребностей народного хозяйства и населения в водных ресурсах, в большинстве, осуществлялось без необходимого учёта отдалённых последствий и возможных изменений природных циклов в гидросфере, что привело к появлению столь же масштабных негативных изменений в состоянии водных объектов. Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами различных предприятий, в том числе и пищевой промышленности.
Сточные воды пищевой промышленности занимают среди стоков других производств одно из первых мест по объёму и концентрации загрязнений.
Сточные воды пищевой промышленности по степени интенсивности отрицательного воздействия предприятий пищевой промышленности на объекты окружающей среды первое место занимают водные ресурсы.
По расходу воды на единицу выпускаемой продукции пищевая промышленность занимает одно из первых мест среди отраслей народного хозяйства. Высокий уровень потребления обуславливает большой объем образования сточных вод на предприятиях, при этом они имеют высокую степень загрязнённости и представляют опасность для окружающей среды. Сброс сточных вод в водоёмы быстро истощает запасы кислорода, что вызывает гибель гидробионтов обитающих в этих водоёмах/1,2/.
Таблица 1 Состав сточных вод различных пищевых производств
показатель пива Безалкогольных напитков Кормовые дрожжи Мясокомбинат молокозавод Хлебопекарный завод
Взвешенные вещества, мг/дм3 600 320 20 2300 350 150
рН 7,0 8 10 7,5 8,5 6,9
Сухой остаток, мг/дм3
3000 2000 1000 600 500 900
ХПК, мгО/дм3
500 1000 20 500 400 680
БПК, мгО2/дм3
1000 700 — 800 200 450
Содержание жира, мг/дм3 —
Сточные воды мясной промышленности
В производственный сток попадают жир, частицы мяса, кровь, белки, соль, фосфаты.
В мясной промышленности образуются два основных потока сточных вод — производственные и бытовые. Производственные стоки подразделятся на содержащие жир (стоки цехов первичной переработки, кишечного, пищевых жиров, субпродуктного, колбасного, технических полуфабрикатов) и на не содержащие жир (стоки остальных цехов, а также часть сточных вод кишечного цеха, незагрязнённые условно чистые воды от теплообменных аппаратов, вакуум-насосов, силовой и котельной установок). Из общего объема сточных вод объем производственных стоков составляет 70-75 %, не содержащих жир 4-8 %, а условно чистых 14-18 %. Объем сточных вод 8-12 %.
В пробе общего стока мясоперерабатывающего предприятия содержится, мг/л: 526 взвешенных веществ, 46,5 жиров, 320 эфироизвлекаемых, 1,7 алюминия, 2,3 нефтепродуктов, 2,9 железа, 56 кальция, 0,15 меди, 94 натрия, 0,12 никеля, 0,2 стронция, 1,9 цинка, 1020 плотного осадка, 2,4 сероводорода и сульфидов, 1600 сухого остатка, 2,7 фосфатов, 35 фосфора общего, 1,4 фторидов, 95 хлоридов, 9,7 азота аммонийных солей, 2,1 азота нитратов. ХПК и БПК пробы составляют соответственно 2450 и 1020 мг/л, рН = 7,4.
Сточные воды предприятий мясной промышленности имеют высокую степень бактериальной обсеменённости. Особую опасность представляют содержащиеся в них патогенные микроорганизмы — кишечная палочка, яйца глистов, сибирская язва и другие. Поэтому перед сбросом в водоёмы или на земляные площадки сточных вод предприятий мясной промышленности их необходимо подвергать механической и биологической очистке и обеззараживанию. В случае присоединения системы канализации к городскому коллектору, сточные воды перед сбросом необходимо очищать от жира и животных отбросов/2,3/.
Влияние сточных вод на состояние водоемов
Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств среды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски,/1,2/ появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава, в частности появления в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоём органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.
Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особо пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.
Последствия загрязнения опасны, прежде всего, для всех живых обитателей морей и океанов. Эти последствия разнообразны. Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на уровне биологических эффектов: после изменения химического состава клеток нарушаются процессы дыхания, роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде. Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий внутренних органов: изменений размеров, развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении.
Все это отражается на состоянии отдельных популяций, на их взаимоотношениях. Таким образом, возникают экологические последствия загрязнения. Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов — рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растёт биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морских водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Чёрном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали «красные приливы», следствие этерификации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.
Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам учёных, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.
Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря, загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем. В результате процессов превращения загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием природных факторов, в водных источниках происходит полное или частичное восстановление их первоначальных свойств. При этом могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние на качество воды/2/.
Промышленные сточные воды, содержат растворимые, нерастворимые и коллоидные вещества. Характер и концентрация загрязнений могут оказывать на состояние воды в водоёмах самое разнообразное влияние. Взвешенные вещества после сброса в реку могут частично раствориться, а их нерастворимая часть увеличит содержание суспензии в воде/1,2/. Некоторые вещества, будучи сброшенными в водоём в растворимом состоянии, вследствие изменения pH среды или других химических реакций могут вызвать образование вторичных взвешенных веществ. Примером такого рода изменений является окисление железистых солей в реке, в аэробных условиях, с образованием нерастворимой гидроокиси железа.
Попадание в водоём сточных вод, содержащих суспензии, весьма неблагоприятно отражается на его состоянии. Осаждаясь, суспензии заиливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образоваться вредные соединения, и даже отравляющие вещества, такие, как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и задерживает процессы фотосинтеза в водяных растениях, особенно в водорослях, которые под действием солнечного света образуют кислород, необходимый для окисления органических загрязнений. агрязнения, попадающие в сточные воды в растворимом состоянии, содержат большое количество минеральных и органических соединений. Многие из этих соединений оказывают вредное или отравляющее действие на растительные и животные организмы, живущие в воде, и приводят к тому, что вода становится непригодной для употребления в коммунальном хозяйстве и промышленности.
К минеральным токсическим соединениям можно отнести соли свинца, мышьяка, фтора, хрома меди. Токсическим действием отличаются также кислоты и основания, поскольку они вызывают изменения pH среды, доводя его до величины ниже 6,5 или выше 8,0. при таких изменениях наступает гибель или приостанавливается жизнедеятельность организмов, принимающих активное участие в процессе самоочищения водоемов.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное воздействие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, способствуют снижению содержанию кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества — жиры, масла, смазочные материалы — образуют на поверхности воды плёнку, которая препятствуют газовому обмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщения воды кислородом.
Основную группу соединений составляют соединения, вредное действие которых вызывается расходованием растворенного в воде кислорода на процессы их разложения и окисления. Загрязнения могут подвергнуться окислению в результате химических или биологических процессов. Например, сульфиты в водной среде, содержащей кислород, при соответствующем pH подвергаются химическому окислению до образования сульфатов, а закисные соли железа — до образования окисных солей. Органические загрязнения городских и промышленных стоков окисляются в результате биологических процессов. В сточных водах пищевой промышленности загрязнения содержатся главным образом в виде растворимых органических соединений — углеводов, органических кислот, белков и жиров, которые при растворении в воде подвергаются биологическому окислению.
Требования к очистке сточных вод регламентируются санитарными требованиями.
Сточные воды, сбрасываемые в водоёмы после обработки на очистных сооружениях, должны обеспечить такую степень чистоты водоемов, которая позволит использовать их как источники хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения/1,2/.
Действие кислот и щелочей на гидробионтов.
Отравления минеральными и синтетическими соединениями могут происходить в любое время года, но чаще проявляются в зимнее время, когда в результате попадания сточных вод в водоёме ухудшается и без того напряженный гидрохимический режим. Число химических соединений, губительно действующих на рыбу, очень велико. Токсическое действие на рыбу оказывают соли тяжёлых металлов, минеральные и кислотные загрязнители, фенольные вещества, нефть и нефтепродукты. Среди ядов органического происхождения особое место занимают вещества, применяемые в сельском хозяйстве для уничтожения насекомых (инсектициды), вредителей сельскохозяйственных культур (пестициды) и сорняков (гербициды) и т. д. Неблагоприятное воздействие может оказывать на рыбу кислая и щелочная среда, показателем которой служит концентрация водородных ионов (рН). Для многих рыб рН 6,0—8,5 является наиболее благоприятной. Различные виды рыб по-разному относятся к изменениям рН. Э. Амляхер указывает следующие летальные значения в щелочной среде: для форели — 9,2. плотвы — 10,4, щуки — 10,7 карпа, линя -10,8. При очень высоких или очень низких показателях рН наблюдаются отравления, которые в литературе описаны как «кислотное» и «щелочное» заболевания. Кислотное заболевание наблюдается у рыб при содержании их в кислой среде с рН равной и менее 5. Щелочное заболевание наблюдается у рыб при рН более 9. Устойчивость рыб к ядам зависит от вида, возраста и физиологического состояния их. В. И. Лукьяненко делит рыб на две группы: малоустойчивые — ёрш, налим, чехонь, судак, радужная и ручьевая форель; высокоустойчивые — карась, сом, плотва, лещ, осётр, карп. Устойчивость рыб к ядовитым веществам ослабляется при повышении температуры воды, уменьшении содержания кислорода, повышении рН более 10 или снижении менее 5. Очень чувствительны к отравляющим веществам икра, особенно на стадии гаструляции, мальки в начале малькового периода и неполовозрелые рыбы/2/.
В зависимости от характера влияния на организм рыб и др. гидробионтов токсические вещества
условно подразделяют на яды локального (местного), резорбтивного и комбинированного действия.
Яды локального действия вызывают дистрофические и некробиотические изменения тканей в местах
контакта их с гидробионтами, чаще в коже и жабрах.
При высоких концентрациях локальным действием обладают свободный хлор, перекись водорода, калия
перманганат, неорганические кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов, формальдегид, органические
кислоты, дубильные вещества, детергенты.
Резербтивные яды делятся на следующие группы:
Нервно-паралитические яды — вызывают нарушения функции нервной системы. К ним относятся:
аммиак и соли аммония, углекислота, фтор, фосфор, нефть и нефтепродукты, фенолы, хлор — и
фосфорорганические пестициды, ряд гербицидов, смолы, алкалоиды, сапонины, терпены, токсины сине-
зеленых водорослей.
Наркотические яды — вызывают у рыб анестезию или наркоз без стадии возбуждения. Это ациклические
углеводороды (этилен, пентан и др.), алкилгалогениды (хлороформ, четыреххлористый углерод,
дихлор — и трихлорэтан), алкоголи, эфиры, кетоны, альдегиды и нитросоединения.
Протоплазматические и гемолитические яды нарушают клеточный метаболизм, вызывая дистрофию,
распад эритроцитов и некробиоз клеток паренхиматозных органов. К ним относятся:
цианиды, галогены, меркаптаны, тяжелые металлы, сапонины, некоторые гербициды (производные
мочевины, анилиды), токсины сине-зеленых водорослей и др.
Многие из перечисленных веществ обладают комбинированным (местным и резорбтивным) действием, которое тесно связано с величиной концентрации (дозы) и длительностью воздействия. Отмечается общая закономерность: с повышением концентрации (дозы) преобладает местный деструктивный и некробиотический эффект, а с понижением их эти вещества действуют как резорбтивные яды/3/.
Токсическое действие на гидробионтов поверхностно активных веществ /детергенов/.
СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых СПАВ при растворении в воде, их делят на анионактивные вещества (активной частью является анион), катионактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.
Главными факторами понижения их концентрации являются процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веществами и донными отложениями. Степень биохимического окисления, СПАВ зависит от их химического строения и условий окружающей среды.
С повышением содержания взвешенных веществ и значительным контактом водной массы с донными отложениями скорость снижения концентрации СПАВ в воде обычно повышается за счет сорбции и соосаждения. При значительном накоплении СПАВ в донных отложениях в аэробных условиях, происходит окисление микрофлорой донного ила/1,3/. В случае анаэробных условий, СПАВ, могут накапливаться в донных отложениях и становиться источником вторичного загрязнения водоёма.
Максимальные количества кислорода (БПК), потребляемые 1 мг/дм3 различных ПАВ колеблется от 0 до 1,6 мг/дм3. При биохимическом окислении СПАВ, образуются различные промежуточные продукты распада: спирты, альдегиды, органические кислоты и др. В результате распада СПАВ, содержащих бензольное кольцо, образуются фенолы.
Попадая в водоёмы и водотоки, СПАВ оказывают значительное влияние на их физико-биологическое состояние, ухудшая кислородный режим и органолептические свойства, и сохраняются там долгое время, так как разлагаются очень медленно. Отрицательным, с гигиенической точки зрения, свойством ПАВ является их высокая пенообразующая способность. Хотя СПАВ не являются высокотоксичными веществами, имеются сведения о косвенном их воздействии на гидробионтов. При концентрациях 5-15 мг/дм3 рыбы теряют слизистый покров, при более высоких концентрациях может наблюдаться кровотечение жабр/3/.
Влияние токсикантов на вегетативные функции рыб.
Такие вегетативные функции как дыхание и кровообращение своей чувствительностью к низким концентрациям не уступает поведенческим реакциям. Проводя исследования с помощью кардиографии на севрюге и осётре, отравленных сточными водами сложного состава, была зарегистрирована отчётливая брадикардия, с частотой сердцебиения в 2-3 раза ниже, чем у контрольных экземпляров. Дыхание у отравленных рыб, становится аритмичным и замедленным: 20-25 движений жаберных крышек в минуту против 100-115. Так же были отмечены резкая деформация электрокардиограммы. Сократилось время систолы желудочка, смещение влево и стёртость одного зубца скачка и исчезновение второго зубца и проявилось патологическое искривление формы третьего зубца. Всё это указывает на нарушение проводимости между желудочком и предсердием.
Исследуя кровь при отравлениях органическими ядами, у севрюги и осётра менялась картина крови: гемоглобин снижался с 7-9г % до 2.8г %, а иногда до 1.1г%. Резко снижалось число эритроцитов, которое варьировало от 0.65 до 1.2 млн. на 1мл. при норме 1.6 – 2 млн./мл. Патология крови проявляется в нарушении морфологии, расстройстве деятельности кроветворных органов, количественного изменения кровяных телец, как красных, так и белых. Что приводит к анемии, например при отравлении пестицидами.
Выявленные таким образом морфологические и функциональные изменения системы крови рыб под влиянием различных токсинов, в общих чертах сходны с изменениями, наблюдаемыми у теплокровных животных. Поэтому необходимо развивать методы изучения крови, потому как защитная функция крови вкупе с защитной функцией паренхиматозных органов лежит в основе иммунитета рыб к различным инфекционным и инвазионным заболеваниям. Нормальное течение защитных процессов в организме обеспечивает его резистентность, т.е. устойчивость к биотическим факторам (вирусам, грибкам, бактериям и паразитам) водной среды. А угнетение или подавление защитных реакций ведёт к снижению устойчивости организма к различным инфекциям и инвазиям/1,4/.
Таким образом, было доказано, что токсические вещества, угнетая иммунобиологические реакции рыб, снижают иммунитет, что зачастую приводит к массовой гибели рыб. Именно это можно считать первоисточником вспышек эпидемий инфекционных и инвазионных заболеваний в рыбхозах. В связи с этим началось изучение влияния токсикантов на различные стороны иммунитета/1,4/.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
/1/ — Лукьяшенко В.И. Общая ихтиотоксикология.
/2/ — http://fishermenfrompinsk.narod.ru/bolezni/2.htm
/3/ — ДЕПАРТАМЕНТ ВЕТЕРИНАРИИ, РЕКОМЕНДАЦИИ по определению токсичности для рыб водной среды Москва 1999 г.
/4/ — http://biofile.ru/bio/4677.html