Мониторинг токсического воздействия отработавших смазочноохлаждающих жидкостей с использованием биологических тест-объектов

С мазочно-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

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

Кчз (по всем нозологиям)

Кчз(профессиональные экземы и бронхит)

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 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 физикохимическим свойствам:

• -    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, среднетоксичные, слаботоксичные.

• 3.    По содержанию микроорганизмов и др.

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

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 Тольяттинского 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 фотоэлектроколориметра 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 48часовую 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 фотоэлектроколориметра КФК-3.

Приготовление разбавлений исследуемых СОЖ для биотестирования производилось согласно ре- 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

Марка СОЖ	Оценка тестируемой пробы	Качество воды	Величина токсич. кратности разбавления
СОЖ ВЕЛС-1М	Оказывает острое токсическое действие	Гипер-токсичная	379
СОЖ АВТО КАТ Ф-78	Оказывает острое токсическое действие (кратность разведения – 243 раза)	Гипер-токсичная	537
СОЖ АВТО КАТ Ф-40	Оказывает острое токсическое действие (кратность разведения – 243 раза)	Гипер-токсичная	616

Таблица 3. Результаты биотестирования по тест-объекту дафния

Марка СОЖ	Продолжит. наблюдения	Оценка тестируемой пробы	Безвред. разбавления	Примечание
СОЖ ВЕЛС -1М	48 часов	Оказывает острое токсическое действие	636	Гибнет 10% тест-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 смазочноохлаждающих 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.