– конференциях с международным участием: «Почва, отходы производства и потребления: проблемы охраны и контроля» (Пенза, 1998, 1999); «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2000); «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2000); «Актуальные проблемы медицины труда» (Донецк, Украина, 2006); «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2006); «Вода: экология и технология» «Экватек-2006» (Москва, 2006); «Окружающая среда и здоровье населения» (Пенза, 2006); «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань, 2006); «Здоровье и безопасность жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути их решения» (Уфа, 2006); «Состояние биосферы и здоровье людей» (Пенза, 2006); «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (Архангельск, 2006); «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2007); «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность» (Пенза, 2007); «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии» (Пенза, 2007).

– Всероссийских конференциях: «Актуальные проблемы медицинской экологии» (Орел, 1998); 2-й съезд токсикологов России (Москва, 2003); «Водохозяйственный комплекс России: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза, 2006); II съезд военных врачей медико-профилактического профиля Вооруженных Сил Российской Федерации (Санкт-Петербург, 2006), «Эколого-гигиенические аспекты охраны окружающей среды и здоровья человека» (Санкт-Петербург, 2007).

– Пленумах Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН: «Экология человека, гигиена и медицина окружающей среды на рубеже веков: состояние и перспективы» (Москва, 2006); «Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения» (Москва, 2006).

– Слушаниях Законодательного собрания Санкт-Петербурга по вопросу «Состояние и перспективы совершенствования правового поля, связанного с санитарной охраной реки Невы, как основного источника водоснабжения Санкт-Петербурга» (2005, 2006, 2007).

Личный вклад. Личное участие автора в получении результатов состоит в определении научного направления, планировании, организации и проведении исследований по всем разделам диссертационной работы, формировании цели и задач, определении объемов и методов исследований, анализе, обобщении и обсуждении полученных результатов, их внедрении в научную и практическую деятельность учреждений. Доля участия автора в получении и накоплении данных составляет 75-80%, в обработке и анализе материалов – 100%.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 50 научных работах, в т.ч. 12 – в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Положения, выносимые на защиту:

1. Программа системных исследований по оценке гигиенической безопасности эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод должна включать: оценку технологического процесса и условий труда; изучение заболеваемости работающих; характеристику сооружений как источников образования отходов производства и потребления, источников загрязнения атмосферного воздуха населенных мест и воды водоисточников; совершенствование нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне; обоснование основных направлений профилактических мероприятий.

2. Современные технологии очистки городских сточных вод формируют специфические профессионально-производственные факторы риска для обслуживающего персонала. Показатели посещаемости работающими ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» медицинских учреждений по программам обязательного и добровольного медицинского страхования наряду с данными заболеваемости с временной утратой трудоспособности свидетельствуют о значительном превышении заболеваемости работающих Левобережного филиала по сравнению с Правобережным филиалом.

3. Воздействие городских очистных сооружений на окружающую среду является многофакторным, с приоритетами по загрязнению атмосферного воздуха и образованию отходов производства и потребления. Технология сжигания ОСВ практически не изменяет поступление в атмосферный воздух химических веществ с открытых очистных сооружений. При этом существенно возрастает эмиссия дымовых газов, что предъявляет повышенные требования к эффективности их очистки. Система очистки вентиляционного воздуха, высокотемпературный нагрев, многоступенчатая газо- и пылеочистка дымовых газов с выбросами через высокие трубы существенно снижают вероятность загрязнения приземного слоя атмосферы.

4. Использование технологии сжигания осадков сточных вод следует рассматривать в качестве одного из основных альтернативных и управляемых способов обращения с отходами производства в городах-мегаполисах. При вводе в действие цеха по сжиганию осадка: сокращаются выбросы в атмосферу за счет ликвидации иловых карт, полигонов для складирования ОСВ и снижения удельных выбросов загрязняющих веществ; уменьшается опасность загрязнения подземных вод; исключается изъятие ценных в аграрном и рекреационном отношении пригородных земель. Образующийся в процессе сжигания новый отход – зола, может быть утилизирован в дорожном строительстве и при приготовлении почво-грунтов.

5. Внедрение технологии сжигания осадка, несмотря на существенные изменения оборудования и некоторых материальных потоков в основной технологической схеме очистки сточных вод, не приводит к сокращению сброса в водоемы-приемники загрязняющих веществ. Для повышения эффективности очистки сточных вод необходимо вносить усовершенствования в технологию механической и, в особенности, биологической очистки. Разработаны принципы совершенствования нормативно-правового обеспечения санитарной охраны водоемов на региональном уровне.

6. Сформулировано новое научное направление в гигиене – «Охрана окружающей среды, здоровья работающих и населения при эксплуатации очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод». Развитие данного направления позволит решать возникающие гигиенические, экологические и технические вопросы при проектировании, строительстве и эксплуатации новых цехов сжигания осадка сточных вод.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 396 страницах машинописного текста, иллюстрирована 81 таблицей и 31 рисунком. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания методов и объема исследований, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения. Библиографический указатель литературы включает 402 источника, в т.ч. 271 отечественных и 131 иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЕЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследований выбраны крупнейшие в Санкт-Петербурге и одни из наиболее крупных в России Центральная станция аэрации (ЦСА) и Северная станция аэрации (ССА), а также полигоны и иловые площадки. Производительность ЦСА – 1,5 млн. м3 стоков в сутки; ССА – 650 тыс. м3 в сутки. На станциях аэрации проводится механическая и биологическая очистка по принципиально сходной схеме. При этом система обращения с образующимися осадками сточных вод разная. На ЦСА с 1997 года (10 лет) функционирует единственный в России и СНГ цех по сжиганию осадка сточных вод. На ССА образующийся осадок вывозится на полигоны для складирования. На момент проведения исследования ЗАО «Гипробум-инжиниринг» разработан проект «Система обработки и сжигания осадка» для внедрения на ССА. Эти материалы использовались нами для прогноза санитарной ситуации в связи со строительством цеха по сжиганию ОСВ.

Комплексный характер запланированной диссертационной работы потребовал создания специальной программы, структурно-логическая схема, которой представлена на рис. 1.

Гигиеническая оценка условий труда и трудового процесса предусматривала изучение системы водоотведения и очистки сточных вод в Санкт-Петербурге, сравнительную оценку технологического процесса на Центральной и Северной станциях аэрации, комплексную гигиеническую оценку условий труда с определением основных неблагоприятных производственных факторов и выявлением источников их формирования. Исследование факторов производственной среды включало определение параметров микроклимата, уровней производственного шума, общей вибрации, искусственной освещенности, электромагнитного поля, электростатического потенциала, яркости, химических веществ, пыли, биологического фактора, а также тяжести и напряженности трудового процесса(). Перечень определяемых параметров зависел от рабочего места.

Рис. 1. Структурно-логическая схема исследований

Оценку микроклимата проводили в холодный и теплый периоды года на рабочих местах постоянного и временного пребывания работающих. При этом были использованы общепринятые подходы (ГОСТ 12.1005-88, СанПиН 2.2.4.548-96).

Учитывая использование в технологическом процессе на ЦСА и ССА оборудования (центрифуги, центрипрессы, насосное оборудование и др.), генерирующего шум, были предприняты исследования по его оценке, которая проводилась в соответствии с ГОСТ 12.1.003-89, ГОСТ 12.1.050-86, СН 2.2.4/2.1.8.562-96.

Результаты измерения общей вибрации на рабочих местах сопоставляли с нормами СН № 2.2.4/2.1.8.566-96.

Оценку освещения на рабочих местах проводили без предварительной подготовки осветительных приборов в темное время суток. При этом использовали нормативную документацию: СНиП 23-05-95, ГОСТ 24940-96, МУ 2.2.4.706-98.

Измерение электромагнитных полей и электростатического потенциала экрана мониторов ПЭВМ на рабочем месте диспетчера выполняли в соответствии с СанПиН 2.2.4.542-96, ГОСТ Р 50949-96, МУК 4.3.007-98.

Концентрации химических и взвешенных веществ определяли общепринятыми методами (Перегуд Е.А., Гернет Е.В., 1973). Наряду с собственными данными использовали результаты производственного контроля, осуществляемого лабораториями ЦСА и ССА, которые сравнили с соответствующими предельно допустимыми концентрациями по ГН 2.2.5.1313-03.

При общесплавной системе водоотведения важное санитарно-эпидемиологическое значение имеет биологический фактор. В связи с этим, проведено определение видов и количества патогенных, условно-патогенных микроорганизмов в соответствии с МУ 4.2.734-99**).

Оценку тяжести и напряженности трудовых процессов работающих осуществляли в соответствии с Р 2.2.2006-05.

С целью углубленного анализа влияния условий труда на заболеваемость работающих были сформированы 3 однородные по профессиональному составу группы сравнения***).

В первую группу вошли операторы, технологи и начальники служб отделов (168 человек Левобережный водоканал (ЦСА), 138 – Правобережный водоканал (ССА)). Вторую группу составили машинисты, механики и мастера (266 человек – Левобережный водоканал, 222 – Правобережный водоканал). В третью группу были включены слесари ремонтники и слесари аварийно-ремонтных работ (207 человек – Левобережный водоканал, 170 – Правобережный водоканал). Общая численность работающих для изучения заболеваемости составила 1171 человек: 641 человек – Левобережный водоканал, 530 человек – Правобережный водоканал.

В нашем исследовании рассматривались показатели ЗВУТ по данным единой базы учета временной нетрудоспособности ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и посещаемость медицинских учреждений в условиях одинаковой доступности ОМС и ДМС, по программам, реализованным в единой для предприятия страховой компании РОСМЕД. Для оценки статистической значимости влияния производственных факторов на распределение результирующих показателей заболеваемости с ВУТ и посещаемости по ОМС и ДМС использовали двухфакторный метод обработки бесповторных данных.

Оценку сооружений по очистке сточных вод как источников образования отходов производства и потребления проводили на основании анализа данных формы государственной годовой статистической отчетности 2-ТП (отходы) за 2004 и 2005 гг. Наряду с этим были использованы материалы ЗАО «Гипробум-инжиниринг» «Система обработки и сжигания осадка» (2005 г.); результаты инструментальных измерений концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах в атмосферу (2005 г.); проект «Охрана окружающей среды» (2006), а также данные собственных исследований.

Прогнозирование токсичности и опасности образующихся отходов осуществляли путем анализа химических веществ, которые могут встречаться в общесплавном стоке и определяют токсичность и опасность осадков, образующихся в результате очистки сточных вод. При этом использовали материалы, полученные в лабораториях ЦСА и ССА, а также лаборатории ГУП «Центр исследования и контроля качества воды» за 2001-2006 гг., с применением современных высокочувствительных приборов: масс-спектрометра, атомно-абсорбционного спектрофотометра, хроматографического оборудования.

Для проверки прогнозных оценок проведены эксперименты на лабораторных животных (белые беспородные крысы массой 180-200 г – 150 особей и мыши массой 18-20 г – 250 особей). Исследованию были подвергнуты: сточные воды, подводимые к решеткам; осадки от песколовок; плавающие вещества; сырой осадок из отстойников; активный ил; уплотненные и обезвоженные осадки; дымовые газы; дымовые отходы; зола. Из перечисленных отходов наиболее детально изучена зола, поскольку она является новым видом отхода при внедрении технологии Pyrofluid. При этом использованы общепринятые методические подходы, изложенные в «Методических рекомендациях по обоснованию ПДК химических веществ в почве» (М., 1982), Руководстве «Гигиеническое нормирование химических веществ в почве» (Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И., 1986), СП 2.1.7.1386-03 (М, 2003).

Определение содержания тяжелых металлов в золе Центральной станции аэрации выполнено в аккредитованной лаборатории «Центр санитарно-эпидемиологических заключений» в соответствии с: ГОСТ 26483-85; ПНД Ф 16.1:2.21-98; НД 522.18.191-89; ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-02; МУК 4.1.007-94; ПНД Ф 16.1:2.2:3.17-98.

Наиболее полную информацию о составе и токсичности промышленного отхода дает его экстракция при использовании трех видов экстрагирующих растворов. В соответствии с принятым в гигиене принципом наихудших условий (максимального риска, максимальной нагрузки) оценивали близкие к равновесным, то есть максимально возможные, концентрации токсичных веществ, поступающих в модельные среды. Исследования проводили при объемном соотношении фаз «зола/экстрагент» 1:10. Для оценки водно-миграционной опасности золы использовали суммарный показатель загрязнения водной (СПЗв), кислотной (СПЗк) и ацетатно-аммонийной (СПЗб) вытяжек, которые характеризуют возможное опосредованное влияние золы на условия жизни и здоровье человека в результате миграции ее компонентов в грунтовые и поверхностные воды. Исследование воздушно-миграционной опасности золы проводили путем расчета максимально возможной концентрации ртути, которую сравнивали с ПДКс.с. в атмосферном воздухе.

Токсикологическую оценку золы осуществляли по расширенной схеме на самцах белых беспородных крыс и мышей в соответствии с МУ № 2163-80.

Параметры острой токсичности золы определяли при введении в желудок животным водной вытяжки из золы (в соотношении 1:2; рН 6-7), которая настаивалась в течение 4 дней при комнатной температуре, в соответствии с МУ МЗ № 2163-80 (1980) и МР МЗ РФ № 01-19/64-17. Раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки изучали по МУ МЗ СССР № 196-80, кожно-резорбтивное – по МУ МЗ СССР № 2102-79; аллергенное – по МУ МЗ РФ 1.1.578-96; цитотоксические свойства по МР МЗ № 2673-83.

Биотестирование золы осуществляли на ветвистоусых рачках Daphnia magna Straus в соответствии с РД 64-085-89. Тестированию подвергались водный экстракт золы и разведения в 10, 100 и более раз.

При использовании золы в качестве компонента почво-грунтов, как одного из вариантов ее утилизации, возможно опосредованное воздействие отхода на организм человека по пищевым цепям. Оценку влияния золы на биологическую активность почвы проводили методом биотестирования на Azotobacter chroococcum (модификация метода Н.А. Красильникова, 1966); окислительно-восстановительный потенциал почвы определяли модифицированным методом по Е.В. Аринушкиной (Русаков Н.В., Рахманин Ю.А., 2004).

Фитотестирование, один из биологических методов оценки опасности отходов. Субстратом для проращивания семян служил водный экстракт золы, моделирующий поступление водорастворимых форм химических веществ, входящих в ее состав, в окружающую среду и биологические объекты. Соотношение фаз «зола/экстрагент» составляло 1:10. Эксперимент ставился в агравированных условиях прямого контакта семян с водным экстрактом и его разведениями (R) в диапазоне от 1 (нативный экстракт) до 100000 раз.