Мониторинг токсического воздействия отработавших смазочноохлаждающих жидкостей с использованием биологических тест-объектов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 5_

УДК504.054:573.4

МОНИТОРИНГ ТОКСИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТРАБОТАВШИХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИХ

ТЕСТ-ОБЬЕКТОВ

© 2012 А.В. Васильев, Л.Р. Хамидуллова, В.В. Заболотских

Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти Поступила 16.01.2012 г.

Смазочно-охлаждающие жидкости обладают высокой степенью токсичности и представляют большую опасность для человека и биосферы. Описаны результаты исследования токсического воздействия отработавших смазочно-охлаждающих жидкостей с использованием биологических тест-объектов.

Ключевые слова: смазочно-охлаждающие жидкости, мониторинг, оценка, воздействие, токсичность

ВВЕДЕНИЕ

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) обладают высокой степенью токсичности и представляющие большую опасность как для человека, так и для биосферы в целом [1, 2, 4]. При этом отработанные СОЖ, в состав которых входят индустриальное масло, щелочь, полигликоли, асидол и ряд других веществ, в 15-30 раз токсичнее свежих.

Наличие ряда токсичных компонентов приводит к тому, что использование СОЖ вызывает негативные последствия как для здоровья человека, так и для биосферы в целом. Поэтому СОЖ, помимо наличия комплекса антикоррозионных, моющих, антимикробных и других эксплуатационных свойств, должны отвечать гигиеническим и экологическим требованиям.

В соответствии со своей химической природой СОЖ могут оказывать то или иное воздействие на организмы работающих в процессе эксплуатации, в результате непосредственного контакта кожных покровов с ними, а также поступления паров, аэрозоля дезинтеграции и конденсации через дыхательные пути.

Негативное воздействие СОЖ на рабочих подтверждено результатом анализа профессиональной заболеваемости рабочих ОАО «АВТОВАЗ» с этиологическим фактором СОЖ (рис.). Из графика частоты профессиональных заболеваний на ОАО «АВТОВАЗ» видна тенденция роста профессиональных заболевания с этиологическим фактором СОЖ, включая профессиональные экземы и бронхит.

При негативном воздействии отработавших СОЖ на биосферу серьезную опасность представляет не только испарение СОЖ, но и их просачивание в грунт и попадание в поверхностные грунтовые воды при проливах и утечках. В почве образуются так называемые масляные линзы, из которых масло со скоростью 10,2-10,5 м/с распространяются

Васильев Андрей Витальевич, докт. техн. наук, проф. [email protected]; Хамидуллова Лейла Рафаилъевна, ст. науч. сотр., [email protected]; Заболотских Влада Вапен-тиноена, канд. биол. наук, доц., [email protected]

в ширину и вглубь, контактирует с грунтовыми водами и мигрирует с ними.

^^^^■Кчз (по всем нозолошям) ^^^^■Кчз(профессиогальные экземы и бронхш)

Рис. Динамика изменения профессиональной заболеваемости рабочих ОАО «АВТОВАЗ» с этиологическим фактором СОЖ по годам

Мониторинг состояния биосферы как комплексная система долгосрочных наблюдений является эффективным инструментом оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных компонентов под влиянием антропогенных воздействий, предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, других живых организмов и их сообществ.

Одной из разновидностей мониторинга состояния биосферы и ее отдельных компонентов является биомониторинг, предполагающий использование организмов-индикаторов или целых сообществ для оценки экологических условий (чаще загрязнений среды человеком).

Биотестирование может эффективно использоваться для оценки токсичности тех или иных компонентов, вносимых в биосферу. Токсичность среды обитания устанавливается методами водной токсикологии, в первую очередь биотестирования с использованием биологических объектов (тест-организмов) для выявления степени токсичности тех или иных веществ или их суммарного воздействия.

В настоящей статье описаны результаты биомониторинга токсического воздействия отработавших

_Проблемы прикладной экологии

смазочно-охлаждающих жидкостей с использованием биологических тест-объектов.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) - это жидкости, состоящие из воды, антифриза, специальных присадок (ингибиторов коррозии) и других компонентов, опасных с точки зрения воздействия на человека и биосферу.

Основные виды СОЖ можно классифицировать:

1. По агрегатному состоянию и физико-химическим свойствам:

Таблица 1. Годовая потребность и норматив образования отработанных СОЖ на ОАО «АВТОВАЗ»

Марка СОЖ % разведения Годовая потребность концентратов в литрах Годовая потребность растворов в литрах Норматив образования отработанной СОЖ, в м3

АВТОКАТ Ф-40 3-4% 1 547 909 48 372 156 74 493

АВТОКАТ Ф-78 5-20% 191 458 2 341 986 3 340

ВЕЛС-1М 3-10% 3 768 918 72 289 549 108 629

ИТОГО 5 508 285 123 003 691 186 462

- газообразные (инертные и активные);

- жидкие (водосмешиваемые, масляные, быст-роиспаряющиеся, расплавы);

- твёрдые (неорганические (неметаллы), мягкие металлы, органические, смешанные);

- пластичные СОТС на загустителях (углеводородных, мыльных, смешанных, других):

2. По токсикологическим характеристикам: гипертоксичные, сильнотоксичные, токсичные, сред-нетоксичные, слаботоксичные.

3. По содержанию микроорганизмов и др.

Основным объектом исследований являлись отработанные СОЖ, образующиеся на ОАО «АВТОВАЗ». В качестве объекта мониторинга были взяты наиболее распространенные марки СОЖ: ВЕЛС-1М, АВТОКАТ Ф-78, АВТОКАТ Ф-40. На предприятии СОЖ готовят на основе концентратов. В зависимости от обрабатываемого материала СОЖ применяются в виде 3-20%-ной водной эмульсии. Вышеуказанные СОЖ, по данным дирекции энергетического производства ОАО «АВТОВАЗ», имеют наибольшую годовую потребность на основных производствах ОАО «АВТОВАЗ», при этом суммарный норматив образования отработанных СОЖ в среднем составляет 186 462 м3.

Эксперименты проводились в государственной аккредитованной лаборатории НИЛ-9 Тольяттин-ского государственного университета в соответствии с требованиями аккредитованных методик определения острой токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов в лабораторных условиях по изменению оптической плотности тест-культуры зеленой протококковой водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) ПНД Ф 14.1:2:3:4:10-04 16:1:2:3:3.7-04 и по определении смертности дафний (Daphnia magna Straus) ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06, 16.1:2:3:3.9-06.

Методика ПНД Ф 14.1:2:3:4:10-04 16:1:2:3:3.704 основана на регистрации различий в оптической плотности тест-культуры водоросли хлорелла, выращенной на среде, не содержащей токсических веществ (контроль) и тестируемых проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и отходов (опыт), в которых эти вещества могут присутствовать. Измерение оптической плотности суспензии водоросли позволяет оперативно контролировать изменение численности клеток в контроль-

ном и опытном вариантах. При этом согласно методике критерием токсичности воды является снижение на 20% и более (подавление роста) или увеличение на 30% и более (стимуляция роста) величины оптической плотности культуры водоросли, выращиваемой в течение 22 часов на тестируемой воде по сравнению с ее ростом на контрольной среде, приготовленной на дистиллированной воде.

Экспериментальные исследования проводились в специализированном многокюветном культиваторе водорослей КВМ - 05 (ТУ 3615-006-262185702007). В ходе экспериментов устанавливалась токсичная кратность разбавления водных вытяжек СОЖ, вызывающие снижение на 20 % и более или увеличение на 30 % и более величины оптической плотности тест-культуры водоросли по сравнению с контролем за 22 часа световой экспозиции. Оптическая плотность тест-культуры водоросли после 22 часов роста измерялась с помощью фотоэлек-троколориметра КФК-3.

Также использовалась методика ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06, 16.1:2:3:3.9-06, основанная на определении смертности дафний (Daphnia magna Straus) при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой водной среде, по сравнению с контрольной культурой в пробах, не содержащих токсических веществ (контроль).

В экспериментах устанавливалась безвредная кратность разбавления вод вытяжек СОЖ, вызывающую гибель не более 10% тест-объектов за 48-часовую экспозицию. Экспериментальные исследования проводились с использованием устройства для экспонирования рачков УЭР-03 (ТУ 3615-00626218570-2007), при этом в каждую пробирку помещалось по 10 дафний в возрасте 20 ч. Результаты исследований фиксировались с помощью фото-электроколориметра КФК-3.

Приготовление разбавлений исследуемых СОЖ для биотестирования производилось согласно ре-

Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14, № 5

комендациям «Методики определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости дафний» (ФР.139.2001.00283). Для получения водной экстракции смесь воды и СОЖ в отношении (1:27 и 1:243) перемешивали в течение 1 часа и отстаивали в течение 24 часов. Полученную суспензию центрифугировали в течение 10 мин. при 5 000 об/мин. и надосадочную жидкость использовали для биотестирования.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЖ МЕТОДАМИ БИОТЕСТИРОВАНИЯ

Результаты мониторинга токсикологического воздействия СОЖ методами биотестирования представлены в таб. 2, 3. В результате биотестирования установлены токсикологические характеристики для различных марок СОЖ.

Таблица 2. Результаты биотестирования по тест-объекту хлорелла

Величина

Марка Оценка тестируемой Качество токсич. крат-

СОЖ пробы воды ности разбав-

ления

СОЖ Оказывает острое Гипер- 379

ВЕЛС- токсическое действие токсич-

1М ная

СОЖ Оказывает острое Гипер- 537

АВТО токсическое действие токсич-

КАТ (кратность разведения ная

Ф-78 - 243 раза)

СОЖ Оказывает острое Гипер- 616

АВТО токсическое действие токсич-

КАТ (кратность разведения ная

Ф-40 - 243 раза)

Таблица 3. Результаты биотестирования по тест-объекту дафния

Марка СОЖ Продолжит, наблюдения Оценка тестируемой пробы Безвред. разбавления Примечание

СОЖ 48 часов Оказывает ост- 636 Гибнет

ВЕЛС рое токсическое 10% тест-

-1М действие объектов

СОЖ АВТО КАТ Ф-78 48 часов Оказывает острое токсическое действие 258

СОЖ 48 часов Оказывает ост- 329

АВТО рое токсическое

КАТ действие

Ф-40

Анализ полученных результатов показывает, что отработавшие СОЖ наиболее распространенных в применении марок обладают гипертоксичностью и оказывают значительное негативное воздействие на человека и биосферу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оценка степени токсичности СОЖ имеет определенную специфику и нуждается в отдельной проработке. При оценке токсичности СОЖ наиболее изучено и общеупотребимо использование в качестве тест-объектов для проведения исследований зеленой протококковой водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer), ПНД Ф 14.1:2:4.10-04, 16.1:2:3:3.7-04, и рачков Daphnia magna Straus, ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06, 16.1:2:3:3.9-06. С использованием данных методик проведен мониторинг токсического воздействия отработавших смазочно-охлаждающих жидкостей с использованием биологических тест-объектов. Результаты мониторинга показывают, что отработавшие СОЖ наиболее распространенных в применении марок обладают гипертоксичностью. Необходимо принять срочные меры по обезвреживанию их негативного воздействия на человека и биосферу.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биоиндикация: теория, методы, приложения / Под ред.

Г.С. Розенберга. Тольятти: Интер-Волга, 1994. 266 с.

2. Васильев A.B., Хамидуллова JI.P. Воздействие смазываю-

щих охлаждающих жидкостей в условиях предприятий машиностроения и методы его снижения // Изв. Самар. НЦРАН. 2006. Т. 8. №4. С. 1171-1176.

3. Васильев A.B., Хамидуллова J1.P. Снижение негативного

воздействия смазывающих охлаждающих жидкостей // Безопасность в техносфере. 2008. № 1. С. 40-43.

4. Васильев A.B., Хамидуллова Л.Р. Методологические осно-

вы снижения токсического воздействия смазочно-охлаждающих жидкостей на человека и окружающую среду // III международ, экологич. конгресс. Науч. симпозиум "Экологический мониторинг промышленно-транспортных комплексов». Тольятти, 2011. Т. 4. С. 7477.

MONITRING OF TOXIC IMPACT OF LUBRICATING COOLING LIQUIDS BY USING OF BIOLOGICAL TEST-OBJECTS

© 2012 A.V. Vasilyev, L.R. Khamidullova, V.V. Zabolotskikh

Togliatti State University, Togliatti

Lubricating cooling liquids are highly toxic and dangerous both for man and for biosphere. Results of research of toxic impact of lubricating cooling liquids by using of biological test-objects are described. Key words', lubricating cooling liquids, monitoring, estimation, impact, toxicity

Vasilyev Audrey Vital'evich, Doc. of Tech. Sc., Prof.; Khamidullova Leila Rafail'evna, Senior Collaborator; Zabolotskikh Vlada Valentinovna, Cand. of Biol. Sci.