ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В ОТНОШЕНИИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ
Вирулицидное действие всевозможных способов обеззараживания воды, предназначенной как для хозяйственно-питьевого водоснабжения, так и для плавательных бассейнов, при помощи химических реагентов (хлор, бром, йод, перекись водорода, озон, перманганат калия, электролитический раствор серебра и др.) и различных безреагентных, физических способов обработки воды изучается в течение многих лет. Однако вопрос о дозах и режимах обеззараживания, гарантирующих эпидемическую безопасность воды в отношении кишечных вирусов, остается актуальным и нерешенным до настоящего времени.
Обеззараживание хлором. В практике водоснабжения хлорирование является наиболее распространенным методом обеззараживания воды. В связи с этим эффективность этого метода обработки воды в отношении кишечных вирусов была подвергнута самому тщательному и всестороннему изучению. К сожалению, результаты первых работ, проведенных за 1940— 1954 гг., не представляют какого-либо практического интереса. Это объясняется тем, что опыты ставили с водой, в которую вносили вирус полиомиелита в виде плохо очищенной взвеси мозговой ткани, которая поглощала огромные количества хлора. Вследствие этого концентрации остаточного хлора (0,5 22 мг/л)
и сроки контакта (от 30 мин до 3 ч), обеспечивающие инактивацию вируса, по данным разных авторов, были весьма разнородными и в большинстве случаев со вершенно неприемлемыми для водопроводной практики.
Начиная с работы Clarke и Каbleг (1954) исследования стали проводить с очищенным или сильно разведенным вирусом, на окисление которого шло лишь незначительное количество хлора (0,1 мг/л). Кроме того, более унифицированные условия постановки опы-
тов позволили обобщить результаты разных авторов и сделать заключение об уровнях остаточного хлора и о необходимом сроке контакта с ним вирусов, обеспечивающих обеззараживание питьевой воды в отношении кишечных вирусов (Clarke, Chang, 1959).
Вопрос об обеззараживании воды хлором в отношении кишечных вирусов можно рассматривать с тех же позиций, как в свое время было изучено бактерицидное действие хлора. Необходимо при этом учитывать влияния на вирулицидный эффект хлорирования таких факторов, как индивидуальная степень устойчивости вирусов, вирулицидные свойства различных препаратов хлора, состояние водной среды (мутность, цветность, pH, температура и др.).
Накопленные экспериментальные данные относительно сравнительной устойчивости в воде разных; штаммов видов кишечных вирусов и санитарно-показательных микроорганизмов к инактивирующему действию обеззараживающих агентов обобщены в табл. 10. В зависимости от степени устойчивости изученные вирусы ориентировочно разделены на три категории. В третью категорию включены все агенты с низкой устойчивостью, равной или ниже устойчивости кишечной палочки. Вторая категория состоит из вирусов средней устойчивости, которые в 2—3 раза (судя по размеру инактивирующей дозы) устойчивее, чем кишечная палочка. В первую категорию входят наиболее устойчивые вирусы, которые инактивируются дозами, в 2 раза и более превышающими дозы, необходимые для инактивации вирусов, включенных во вторую группу.
Отдельные штаммы вирусов могут обладать разной степенью хлороустойчивости, но это свойство нельзя связать с видовой и типовой их принадлежностью. Кроме того, хлороустойчивость штаммов может изменяться в зависимости от колебаний pH воды, вида используемого хлора и, вероятно, других, еще не выявленных факторов (Kelly, Sanderson, 1958).
Судя по уровню общего остаточного хлора в воде, вызывающему инактивацию вирусов в воде на 50% (ЕД50), аттенуированные (вакцинные) штаммы вируса полиомиелита типа I, II и III отличаются от вирулентных штаммов тех же типов, а также от вирусов Коксаки ВЗ и ЕСН07 и 9 значительно более высокой устойчивостью к действию хлора (табл. 10). Эти раз-
Отмечено, что отношение отдельных энтеровирусов и к инактивирующему действию хлорамина Т различно (Lund, 1964). При этом выявленная разница между степенью устойчивости разных штаммов была более выражена при низких уровнях температуры воды 7 С), когда весь процесс инактивации вирусов проходит более замедленно, чем при комнатной температуре (18—22°С).
Сравнивая концентрации общего остаточного хлора и сроки контакта, обеспечивающие инактивацию тест-микроорганизмов на 99%, Clarke с соавт. (1964) установили, что аденовирус типа 3 менее устойчив к действию хлора, чем кишечная палочка, а тем более чем вирусы полиомиелита и Коксаки А2 и А9 Кроме того, аденовирусы обезьян типов М2, A3, М5, а также аденовирус человека типа 7 оказались менее устойчивыми, чем даже Е. coli, к обеззараживающему действию хлора в воде (А. П. Ильницкий, 1968). Следовательно, указанные типы аденовирусов менее устойчивы к хлору, чем исследованные энтеровирусы большинство которых более устойчиво к нему, чем кишечная палочка.
Сравнительное изучение динамики инактивации хлором аденовируса типа 5, фага Е, coli Т1 и энтерококка (Str. faecalis) показало (рис. 7), что при уровне остаточного хлора 0,6—0,7 мг/л (А) и 0,8 0,9 мг/л
(Б) аденовирус был более устойчив, чем фаг и энтерококк. Различия между кривыми инактивации исследованных бактериальных и вирусных агентов были особенно выражены при содержании остаточного хлора 0,8—1 мг/л: в этих условиях фаг инактивировался менее чем за 5 мин, энтерококки к 30-и минуте, а аденовирус сохранял свою инфекционную активность и через 30 мин после начала обработки (F. А. Багдасарьян, Е. И. Ловцевич, 1972).
Сравнивая условия инактивации хлором аденовируса типа 5 и аттенуированного штамма вируса полиомиелита типа I, наиболее устойчивого из исследованных энтеровирусов, можно заключить, что данный тип аденовируса по своей устойчивости к хлору не уступает энтеровирусам и в значительной степени превышает ранее изученные аденовирусы.
По-видимому, этиологический агент (вирус) эпидемического гепатита также обладает высокой устойчивостью к действию активного хлора. В опытах, проведенных на добровольцах (Neefe е. а., 1947), установлено, что вода, зараженная фекалиями больного эпидемическим гепатитом и прошедшая коагуляцию, фильтрацию и хлорирование, все еще содержала активный вирус.
Интересные сведения о более высокой устойчивости вируса эпидемического гепатита к действию хлора, чем бактерии кишечной группы, были получены при обследовании, проведенном во время крупной эпидемии инфекционного гепатита в Дели в декабре 1955г. Наряду с высокой заболеваемостью эпидемическим гепатитом за этот период времени не наблюдалось какого-либо повышения численности кишечных инфекций бактериального происхождения. Очевидно, эпидемия была вызвана наличием в воде централизованного водопровода вируса эпидемического гепатита, который в отличие от патогенной группы бактерий сохранил свою активность в воде, прошедшей коагуляцию, фильтрацию и обеззараживание при обычных режимах хлорирования. Эпидемическими обследованиями установлено, что большинство случаев заболевания гепатитом наблюдалось в районе города, куда поступала вода, обеззараженная при 0,15—0,2 мг/л остаточного хлора. В районах, снабжавшихся водой с другой водопроводной станции, на которой воду подвергали двойному хлорированию, а концентрацию общего остаточного хлора в воде доводили до 0,7 мг/л, заболеваемость была незначительной (Denis, 1959).
Наряду с индивидуальной чувствительностью вирусов к хлору и его соединениям на эффективность обеззараживания воды влияют и степень очистки вируса от балластных белков, и его количественное содержание. Как уже говорилось выше, первые исследования по изучению вирулицидного эффекта обеззараживания воды хлором проводились с неочищенной вируссодержащей, тканевой, в частности мозговой, взвесью. Последняя поглощала значительное количество хлора, в результате чего вода обеззараживалась лишь большими дозами его (2—56 мг/л). Кроме того, вирус адсорбированный на взвешенных частицах разрушенной ткани, обладал исключительно высокой устойчивостью. С другой стороны, при обеззараживании газообразным хлором забуференной дистиллированной во-
ды, зараженной высокоочищенным вирусом Коксаки А2 (поглощавшим не более 0,1 мг/л хлора), при содержании свободного остаточного хлора в пределах
0,1_ 0,5 мг/л наступала инактивация вируса на 99,6—
99,8% ’ (Clarke, Kabler, 1954).
Зависимость эффекта процесса обеззараживания воды от исходного содержания в ней самого вируса была изучена в динамике в опытах по хлорированию воды, содержащей ряд энтеровирусов в разных концентрациях. Оказалось, что срок сохранения инфекционной активности вируса находится в прямой зависимости от его исходного содержания в воде: чем выше содержание вируса в обеззараживаемой воде, тем дольше срок его выживаемости (Е. Л. Ловцевич, 1963).
Ко второй группе факторов, от которых зависит эффективность хлорирования, относится ооеззаражи вающая активность хлора и его соединений. Рядом экспериментальных исследований и практических наблюдений установлено, что в порядке возрастания как бактерицидной, так и вирулицидной активности следуют хлор амины, гипохлориды, хлорная известь, газообразный хлор, двуокись хлора. Как известно, газообразный хлор, растворенный в воде, в зависимости от ее pH может находиться в двух формах HОС1 и ОС1 — так называемого свободного хлора. При содержании в воде аммиака или аминосоединений или того и другого НОС1 вступает с ними в реакцию и образует неорганические и органические хлорамины, которые считаются формами связанного хлора.
При хлорировании воды обеззараживающий эффект определяется количеством остаточного хлора, содержащегося в воде после требуемого срока контакта (чаще всего 30—60 мин). В зависимости от способа определения хлора устанавливают общее количество остаточного хлора или раздельно концентрации его свободной и связанной формы. Остаточный хлор в воде бывает в свободной форме при условии, если обе- зараживание проводят свободным хлором в дозах, с избытком обеспечивающих хлоропоглощаемость воды, т. е. с учетом точки перелома на кривой остаточного хлора. Хлорирование воды дозами, превышающими концентрацию хлора в точке перелома, необходимо для получения вирулицидного эффекта, который обус-
пример, инактивация вируса полиомиелита в сточной воде происходила при концентрации связанного остаточного хлора, в 100 раз более высокой, чем при концентрации свободного остаточного хлора в водопроводной воде. Однако и в том, и в другом случае окислительные потенциалы воды были единого параметра (550—600 mV). Автор считает окислительный потенциал более точным показателем вирулицидного эффекта, чем уровень остаточного хлора в воде.
Интересные данные получены при сравнительном изучении «окислительной инактивации» нескольких энтеровирусов (Коксаки А5, В5, ЕСНО6, реовируса тина 1) разными концентрациями гипохлорита, хлорамина и перманганата калия. Судя по величинам их окислительных потенциалов 570—600 mV, а также вирулицидному действию, хлорамин в дозе 200 мг/л, гипохлорит— 25 мг/л, перманганат калия — 0,002 М равнозначны.
Уровень pH обрабатываемой воды оказывает сильное влияние па вирулицидное действие хлора и хлорсодержащих препаратов, в том числе и хлораминов. Как правило, в воде с более низкими величинами pH вирулицидный эффект более выражен, чем в воде с высоким уровнем pH. При pH воды ниже 7,7 активный хлор в виде хлорноватистой кислоты оказывает более сильное бактерицидное и вирулицидное действие, чем ионы гипохлорида в воде с уровнем pH выше 7,7. Исследования Weidenkopf (1958) показали, что снижение pH на единицу (с 7 до 6 и с 8 до 7) сокращало вдвое срок контакта, обеспечивающий инактивацию вируса на 99,6% при концентрации 0,1 мг/л свободного хлора в воде; более чем в 3 раза — при 0,2 мг/л и в 4 раза — при 0,5 мг/л свободного остаточного хлора в воде.
С другой стороны, каждое последующее повышение уровня pH воды на единицу оказывало значительное тормозящее действие па динамику инактивации вируса полиомиелита: при 0,2—0,3 мг/л остаточного свободного хлора инактивация вируса полиомиелита типа III на 99,6% при pH 7 наступала за 2 мин, а при pH 9 —за 16 мин (Kelly, Sanderson, 1958).
При хлорировании с преаммонизацией в воде с низкими значениями pH (5—6,5) образуется больше дихлораминов и бактерицидный эффект бывает силь-
нее, чем при высоких показателях pH (более 7,5), когда преобладают монохлорамины. Вирулицидное действие у дихлорамипов было также более высоким, чем у монохлораминов. Для инактивации вируса полиомиелита (на 99,7%) хлораминами при pH 6 требовалось 2—3 ч, при pH 7 — 3 ч, при pH 8 — 5 ч и при pH 9 — около 7 ч.
В сравнительных исследованиях, проведенных с продуктом электролиза поваренной соли и газообразным хлором, снижение уровня pH воды на один порядок (с 8,3 до 7,3) в обоих случаях значительно ускоряло инактивацию вируса и фага (Е. Л. Ловцевич, Л. А. Сергунина, 1968). При содержании общего остаточного хлора 0,5—0,8 мг/л и следах свободного остаточного хлора к 40-й минуте контакта вода с уровнем pH 7,3 обеззараживалась как продуктом электролиза, так и газообразным хлором в отношении фага и кишечной палочки. Такой же обеззараживающий эффект был получен через 10 мин при содержании общего остаточного хлора 0,9—1,2 мг/л и в том числе свободного остаточного хлора 0,1—0,3 мг/л, при уровнях pH 7,3 и 9,3. Однако при более низких концентрациях остаточного хлора и pH воды 8,3 кишечная палочка сохраняла активность в течение 20 мин, но инактивировалась через 30 мин, а фаг не инактивировался полностью и через 30 мин. Вирус оставался активным в течение 30 мин контакта при всех условиях опыта, кроме случаев высокого содержания общего остаточного хлора и наличия свободного остаточного хлора в концентрации 0,1—0,3 мг/л в воде с pH 7,3—7,6. Следовательно, снижение уровня pH воды, а также наличие в воде после срока контакта остаточного хлора в свободной форме способствовало усилению биоцидного действия как газообразного хлора, так и продукта электролиза поваренной соли.
Известно отрицательное влияние низких температур на бактерицидное действие хлора в воде. Этот эффект выявляется лишь в условиях массивного начального загрязнения воды и при хлорировании ее небольшими дозами хлора. Однако считается, что при степени бактериального загрязнения воды, допускаемый ГОСТ 2761-57 для источников водоснабжения, снижение температуры не оказывает существенного влияния на эффект обеззараживания.
По всей вероятности, экспериментально установленное отрицательное влияние низких температур на вирулицидное действие хлора в воде также не будет иметь какого-либо практического значения в природных условиях. В то же время Clarke и Каbler (1954) показали, что доза хлора, инактивирующая вирус Коксаки А2 на 99,6% при температуре воды 27—29°С, была в среднем в 20 раз меньше, чем доза, инактивирующая при 3—6°С. Kelly и Sanderson (1958) инактивировали хлором (0,21—0,3 мг/л) вирус Коксаки В5 при 25—28°С за 1 мин, а при 1—5°С — за 16 мин. Следует отметить, что и в том, и в другом случае вода была заражена большими концентрациями вируса (300-3000 ТЦДзо/мл).
При обеззараживании воды хлором процесс инактивации кишечных вирусов не находится в экспоненциальной зависимости от срока его действия. Кривые инактивации нескольких штаммов адено- и энтеровирусов как свободным, так и связанным хлором в пробах воды с разными уровнями pH и температуры не носят прямолинейного характера, а имеют изогнутую форму с пологим «хвостом», за счет более медленной инактивации на втором этапе процесса (Е. Л. Ловце- вич, 1963; Kelly, Sanderson, 1958; Weidenkopf, 1958). Резкое уменьшение за первые 2 1/5—5 мин основного количества активного вируса в воде составляет первую, крутую часть кривой, а значительно более медленная инактивация (в течение 20—40 мин) небольшой части оставшейся вирусной популяции — вторую, пологую часть кривой. При этом, судя по длительности выживания, именно устойчивость этого небольшого количества вирусных частиц, сохранивших свою биологическую активность, определяет устойчивость того или иного штамма.
Выяснение природы этой более устойчивой части вирусной популяции явилось целью ряда исследований (Е. Л. Ловцевич, 1973). В первую очередь была сделана попытка установить, не состоит ли изучаемая часть вирусной популяции из гетерогенных вирусных частиц, принадлежащих к самостоятельным штаммам, которые генетически отличаются от основного штамма более высокой устойчивостью. Для этого было проведено сравнительное изучение динамики инактивации хлором аттенуированного штамма (LSc2ab) вируса полиомиелита типа 1 и штаммов, выделенных из бляшек, полученных из вирусных частиц, сохранивших свою активность через разные сроки после обработки хлором (10, 20, 30 и 40 мин). Формы кривых инактивации хлором всех вновь выделенных штаммов ничем существенно не отличались от формы кривой инактивации основного штамма. Из этого следует, что более устойчивая часть вирусной популяции не состоит из частиц, генетически отличающихся от основного штамма.
Сделана попытка установить, чем определяется устойчивость вируса к действию хлора: свойствами
РНК — основным компонентом ядра вирусной частицы или ее белковой оболочкой. Сравнительное изучение динамики инактивации хлором цельного вируса и РЫК аттенуированного и вирулентного штаммов вируса полиомиелита типа 1 показало, что цельный аттенуированный штамм вируса полиомиелита более устойчив к действию хлора, чем вирулентный штамм. Однако, судя по срокам выживаемости, РНК аттенуированного и вирулентного штаммов не отличались друг от друга по отношению к действию хлора. При этом инактивация РНК и цельных вирусов на первой стадии (первые 2 1/2 мин) проходила с единой скоростью. Поэтому, вероятно, устойчивость вируса к хлору можно скорее всего связать с какими-то специфическими свойствами его белковой оболочки.
Учитывая возможность разрушающего действия хлора в первую очередь на белковую оболочку вируса, можно предположить, что пологий «хвост» кривой инактивации аттенуированного штамма вируса полиомиелита может состоять из вируса с частично разрушенной белковой оболочкой. Однако добавление рибонуклеазы к вирусной популяции, сохранившей свою активность через 10 мин контакта с хлором, не вызывало какого-либо значительного снижения цитопатической активности. Отсюда можно заключить, что часть вирусной популяции, сохранившая свою активность, состоит из цельных вирусных частиц, а не из РНК.
В последние годы рядом авторов (Chang, 1971; Poduska, Hershey, 1972, и др.) было выдвинуто предположение о том, что резистентная часть вирусной популяции состоит из конгломератов вирусных частиц,
Отрицательное влияние степени загрязненности воды на процесс обеззараживания озоном установлено при изучении динамики инактивации озоном вируса полиомиелита, искусственно внесенного в профильтрованные прооы воды реки Сены, взятые в различных районах. Судя по расположению кривых, инактивация вируса в более загрязненной воде (из района Сурен, Франция) проходила медленнее и при более высоком содержании озона в воде, чем инактивация того же вируса в менее загрязненной воде (из района Шуази-Руа, Франция) (Coin е. а., 1967). Вместе с тем, когда деминерализованную и профильтрованную речную воду, содержащую вирус полиомиелита трех типов, пропускали через лабораторную озонаторную установку, снабженную специальной колонкой, позволяющей проводить озонирование проточной воды в условиях, близких к тем, которые существуют па промышленных озонаторных установках на водопроводных станциях, при 0,4 мг/л остаточного озона вирус инактивировался полностью за 4 мин контакта. При этом разные серологические типы вируса полиомиелита проявили различную устойчивость к действию озона. Типы II и III оказались менее устойчивыми к действию озона, чем вирус типа I. При изучении сравнительной устойчивости к действию озона аденовируса человека типа 7а и кишечной палочки было установлено, что последняя ввиду своей большой устойчивости может служить санитарным показателем эффективности ооеззараживания озоном воды, содержащей аденовирусы (А. П. Ильницкий, 1966).
Учитывая полученные данные о высокой устойчивости аденовируса типа 5 к действию хлора, изучали динамику инактивации при разных уровнях остаточного озона (0,3—0,45 мг/л) двух штаммов аденовируса типа 5 прототипного и 22Ф, выделенного из фекалий больного инфекционным гепатитом. Оба штамма оказались намного более устойчивыми к действию озона, чем фаг Е. coli Т1 и энтерококк. На основании этого можно заключить, что аденовирус типа 5 не уступает по своей устойчивости ранее изученному аттенуированному штамму вируса полиомиелита типа 1 и более устойчив, чем типы аденовируса, изученные А. П. Ильницким.
Из приведенных экспериментальных данных видно, что эффективность способа обеззараживания воды озоном в отношении вирусов зависит от следующих условий: исходной концентрации вируса в воде, степени загрязнения воды ограническими веществами, ко- личества свободного остаточного озона в воде и длите тьности экспозиции. Таким образом, обеззараживающий эффект озонирования зависит от влияния тех же факторов, что и хлорирование. По своему вирули- цидному действию озон в определенных условиях может быть активнее, чем хлор. Ввиду того что экспериментальные условия озонирования воды резко отличаются от производственных, окончательная оценка эффективности обеззараживания воды озоном в отношении кишечных вирусов должна быть сделана на основании результатов изучения степени инактивации вирусов в воде при ее непосредственной обработке на производственной озонаторной установке.
Обеззараживание йодом. Кристаллический йод и йодсодержащие соединения могут быть использованы для обеззараживания небольших объемов индивидуальных запасов воды, воды плавательных бассейнов, а также при обработке воды на небольших полевых установках.
В результате гидролиза йода в воде происходит образование йодноватистой кислоты (НI0). Отношение количества I2 и НI0 в воде находится в прямой зависимости как от концентрации йода в воде, так и от уровня pH воды. Так, например, в воде, содержащей 1 мг/л титруемого йода, при pH 6,5 около 80 % йода будет в виде I2 и 20% — НI0, а при pH 8 примерно 20% в виде I2 и 80% в виде НI0. Процент содержания йода в виде НI0 увеличивается с повышением уровня pH воды и общей концентрации йода в воде (Ш. Чанг, 1968; Kruse е. а., 1971). Кроме того, было установлено, что НI03, I, и также Iз обладают ничтожным вирулицидным действием. Йод не реагирует с аммиаком и не образует йодамины. Йод в своей наиболее биоцидной форме — в виде бесцветной йодно- ватистой кислоты (НI0)—найдет широкое применение в водопроводной практике.
Вирулицидная активность йода во многом зависит от формы, в которой он находится в воде. Судя по длительности срока контакта, который обеспечивал инактивацию вируса Коксаки на 99%, элементарный йод в 200, а HI0 в 4—5 раз менее вирулициден, чем хлорноватистая кислота (Clarke е. а., 1964).
Повышение температуры на 10°С увеличивало скорость инактивации вируса йодом (в- 31/2—41/2 раза). Все исследованные энтеровирусы были намного устойчивее, чем Е. coli: более длительный срок контакта (в 1100 раз) потребовался для инактивации наиболее устойчивого вируса — Коксаки А9, чем для гибели Е. coli при одинаковом содержании йода в воде. При температуре воды 25°С инактивация наиболее устойчивых вирусов (Коксаки А2 и В1) па 99,6% происходила при содержании 5, 10 и 15 мг/л остаточного йода в воде соответственно через 6, 3,5 и 2,25 мин контакта вируса с йодом (Ш. Чанг, 1958).
Взвешенный в дистиллированной воде вирус полиомиелита инактивировался органическим йодом (йодофосом) в разведении 1 :200 за 5 мин контакта.
Однако в водопроводной воде, содержащей йодо- фос в той же концентрации, вирус оставался активным и через 15 мин контакта. Очевидно, вирулицидная активность йода также зависит от степени чистоты воды (Wallis е. а., 1963).
Йодноватистая кислота (НI0) обладает более сильным биоцидным действием, чем элементарный йод: находясь в воде Е меньших концентрациях, НI0 за более короткий период времени инактивировала вирус полиомиелита, амебные цисты и кишечную палочку, чем I2. При этом кишечная палочка была менее устойчивее, чем вирус полиомиелита (Ш. Чанг, 1968). Инактивация 99,9% амебных цист и вируса полиомиелита типа I происходила при таких концентрациях остаточного йода (6 мг/л) и сроках контакта (40 мин), которые практически не могут быть использованы. В связи с этим Ш. Чанг считает, что обеззараживанию можно подвергать лишь воду с небольшим содержанием органических веществ и микроорганизмов. В последнем случае желаемая степень инактивации (99,9%) вирусов и амебных цист может быть достигнута через 30 мин экспозиции при концентрациях остаточного йода в пределах 0,6—1 мг/л.
Основным преимуществом производственных установок по йодированию является сравнительная простота их эксплуатации. Благодаря плохой растворимости йода в воде его насыщенный раствор (200 мг/л при 10°С и 400 мг/л при 30°С) получают путем непосредственного пропускания воды через колонку, заполненную кристаллическим йодом. Затем этот раствор вводят в обрабатываемую воду в расчетном объемном соотношении, необходимом для получения желаемой концентрации йода в воде. Такие установки эксплуатируются в Индии (Ш. Чанг, 1968).
Интересные данные были получены при изучении условий и эффективности обработки галогенами (хлор, йод и бром) воды плавательных бассейнов как в отношении бактерий (энтерококки, стафилококки, коли- формы и др.), так и энтеровирусов. Несмотря на то что обеззараживание воды в отношении бактерий и вирусов достигается более низкими концентрациями активного хлора, чем йода и брома, обеззараживание воды плавательных бассейнов предпочитают проводить именно последними двумя галогенами. Основанием для этого послужили следующие наблюдения. Иод, бром, а также их различные препараты, находясь в воде в необходимых бактерицидных и вирулицидных концентрациях, в отличие от хлора нс вызывают раздражения слизистых оболочек глаз купающихся. Кроме того, значительное количество органических веществ, неизбежно поступающих в воду плавательных бассейнов, не оказывает столь отрицательного влияния на вирулицидный эффект йода как на обеззараживающее действие хлора. В устойчивых активных формах йод и бром находятся в воде более длительное время, чем свободный активный хлор, который быстро переходит в свою менее активную связанную форму (В1аск е. а., 1959; 1968; Клизе с. а., 1971).
При использовании йода достигается более эффективное обеззараживание неочищенной воды поверхностных водоемов, чем при применении хлора и брома. Это объясняется отсутствием образования аминов с йодом и нахождением его в свободной форме (Кruse е. а., 1971).
Обеззараживание бромом. Бром и бромосодержащие соединения используют для обеззараживания воды плавательных бассейнов. Как уже говорилось выше, основным преимуществом брома по сравнению с хлором является то, что, находясь в воде в сравнителъ- но высоких концентрациях, он не вызывает раздражения слизистой оболочки глаз.
При обеззараживании воды большого плавательного бассейна с исключительно высокой посещаемостью содержание брома в воде поддерживали на уровне не ниже 2 мг/л. При таком режиме обработки воды бром не оказывал отрицательного влияния на слизистую оболочку глаз, но проявлял сильную биоцидную активность: из воды бассейна не выделяли кишечной палочки, .стрептококка и вирусов (McLean с. а., 1964). Однако в экспериментальных условиях в физиологическом растворе (pH 7,0, температура воды 22°С) полная инактивация 3 типов вируса полиомиелита и 6 других энтеровирусов происходила при 0,3—0,5 мг/л остаточного свободного брома за 10 мин контакта (McLean е. а., 1962).
По мнению Ш. Чанга (1968), инактивация энтеровирусов, находящихся в воде плавательных бассейнов в сравнительно низких концентрациях, требует первичной дозы брома в воде в пределах 6—7 мг/л; вирули- цидное действие последней аналогично эффекту активного хлора в воде в концентрации 1 мг/л и йода в концентрации 4—5 мг/л.
Как сильные протоплазматические яды галогены являются эффективными дезинфектантами в отношении широкого спектра различных микроорганизмов. Однако, судя по механизму их инактивирующего действия на вирусы, они отличаются друг от друга. Йод реагирует с аминокислотой (тирозином) белковой фракции вируса, но даже в высоких концентрациях не оказывает почти никакого действия на вирусную нуклеиновую кислоту. Бром инактивирует нуклеиновую кислоту вируса, но оказывает слабое разрушающее действие на белок. Хлор инактивирует как цельный вирус, так и его РНК в течение того же периода времени и при том же уровне pH среды (Olivieri е а
1973) .
Обеззараживание перманганатом калия. В практике водоснабжения перманганат калия применяется в основном для удаления посторонних запахов и привкусов из питьевой воды. При обеззараживании пер- манганатными таблетками (по 0,06 1\Мп04) дистиллированной воды, содержащей вирус полиомиелита в концентрациях 104,8 ЦПД50/Л, через 20 мин контакта с
перманганатом калия в концентрациях 0,12 и 0,24 г/л вирус оставался активным, а через 40 мин наступала полная инактивация (Darbon е. а., 1962).
Интересные данные были получены при сравнительном изучении «окислительной инактивации» нескольких энтеровирусов (Коксаки А5, В5, ЕСН05, рео- вируса типа I) разными концентрациями гипохлорида, хлорамина и перманганата калия. Судя по величинам их окислительных потенциалов 570—600 mV, а также вирулицидному действию, хлорамин в дозе 200 мг/л, гипохлорид — 25 мг/л и перманганат калия — 0,002 М равнозначны (Lund, 1964).
Ультрафиолетовое облучение. За последние годы обеззараживание воды УФ-лучами постепенно находит все более широкое применение в водопроводной практике. Хорошо известна эффективность этого метода как в отношении бактерий кишечной группы, так и энтсровирусов.
Изучение инактивации УФ-лучами аттенуированных и вирулентных штаммов вируса полиомиелита типов I, II и III, а также вирусов Коксаки ВЗ, ЕСН07 и 9, находящихся в воде в разведениях 10~2, 10~3, 10“4, 10-5, показало, что, судя по величине экспозиции, необходимой для снижения содержания вируса в воде на 50.% (ЕД5о), изученные штаммы вирусов обладают различной степенью устойчивости к действию УФ-лу- чей; наиболее устойчивым является вирулентный штамм (Магоней) вируса полиомиелита (Е. Л. Ловцевич, 1963). По отношению к действию УФ-лучей еще более устойчивыми, чем исследованные энтеровирусы, оказались два штамма (прототипный и 22ф) аденовируса типа 5 (Г. А. Багдасарьян, Е. Л. Ловце- впч, 1972).
С целью определения санитарно-показательного значения ряда кишечных микроорганизмов при оценке эффективности обеззараживания питьевой воды УФ-лучами в отношении кишечных вирусов была изучена динамика инактивации УФ-лучами вируса полиомиелита, аденовируса типа 5, Sir. faecalis, Е. coli и фага Е. coli (музейного штамма Т1 и свежевыделенной смешанной популяции), находящихся в водопроводной воде в близких концентрациях (350— 400 ЕД/мл) (рис. 9). При сравнении кривых инактивации исследуемых агентов кишечная палочка
6 Заказ 3976
оказалась более устойчивой, чем дикий фаг, и менее устойчивой, чем фаг Т1 и вирус полиомиелита; фаг Т1 приближался по своей устойчивости к вирусу полиомиелита. Судя по срокам выживаемости, энтерококк был менее устойчив, чем фаг, энтеровирус и аденовирус. Наиболее устойчивым оказался аденовирус типа 5. Отсюда можно заключить, что при условии содержания их в воде в равных концентрациях ни кишечная палочка, ни ее фаг, ни энтерококк не могут служить достаточно надежным показателем эффективности обеззараживания воды УФ-лучами в отношении кишечных вирусов.
Гамма-излучение. Обработка питьевой воды гамма-излучением является одним из перспективных современных безреагентных методов обеззараживания. В установках для обеззараживания воды могут быть применены в качестве источников гамма-излучения отработанные в ядерных реакторах тепловыделяющие элементы. Наиболее удобными источниками гамма- излучения являются долгоживущие изотопы, обладающие гамма-излучением высокой энергии (60Со, 137Сs и др.).
Обработка питьевой воды в таких гамма-установках дает высокий обеззараживающий эффект и представляется экономически выгодной.
Бактерицидный эффект обеззараживания воды гамма-излучением достаточно полно освещен в литературе. Имеются данные о видовой устойчивости отдельных групп микроорганизмов, о санитарно-показательном значении кишечной палочки в отношении группы патогенных кишечных бактерий, о механизме действия гамма-излучения на бактериальные клетки, а также о величине обеззараживающих доз гамма-излучения и их зависимости от содержания в обрабатываемой воде бактерий и органических веществ, а также ряда ее физико-химических свойств.
Изучение обеззараживания гамма-излучением питьевой воды в отношении энтеровирусов было начато в 1963 г. Облучение вирулентного и аттенуированного штаммов вируса полиомиелита типа I в разведении 10-3 (титр в lg БОЕ/мл от 4 до 5,3), дозой в 200 кР вызвало снижение титра на 99,9—99,93%, при воздействии дозы облучения в 300 кР наблюдалась полная инактивация вируса. Не было отмечено каких-либо различий в степени устойчивости к действию гамма- лучей аттенуированного и вирулентного штаммов (Ё. Л. Ловцевич, В. А. Рябченко, 1966). В результате изучения динамики инактивации разных энтеровирусов в процессе обработки воды гамма-излучением была установлена зависимость процессов инактивации энтеровирусов от их индивидуальной устойчивости к действию гамма-излучения, их количественного содержания, а также от состава среды, в которой они находились.
Позднее было установлено, что вирус ЕСН07 более устойчив к действию гамма-излучения, чем оба штамма вируса полиомиелита. Оказалось, что величина обеззараживающей дозы гамма-излучения непосредственно зависит от концентрации вируса в жидкой среде. Вирус, находящийся в питательной среде, требовал для инактивации более высоких доз гамма-лучей, чем вирус, находящийся в дистиллированной воде. Инактивация вируса, находящегося в воде в концентрации 1,5 • 102 БОЕ/мл, наступила после облучения в Дозе 125 кР, а в питательной среде— после облучения Дозой 1000 кР.
Не менее мощные дозы гамма-излучения потребовались для обеззараживания воды, зараженной двумя штаммами аденовируса типа 5. Инактивация исследу-
емого аденовируса на 99% требовала облучения в дозе не менее 100 кР. Оба штамма были намного более устойчивыми, чем кишечная палочка, ее фаги и энтерококк (Г. А. Багдасарьян, Е. Л. Ловцевич, 1972).
При сравнительном изучении динамики инактивации гамма-излучением аттенуированного штамма вируса полиомиелита типа I, кишечной палочки, ее фагов (музейного штамма Т1, дикой популяции) и энтерококка (Str. faecalis), находящихся в воде в близких концентрациях (2,5—2,7 lg/мл), показано, что по устойчивости кишечная палочка ничем не отличалась от смешанной^ популяции дикого фага Е. coli, но была менее устойчивой, чем фаг Т1, а тем более энтерококк и вирус полиомиелита. Последний был наиболее устойчивым из всех исследованных агентов (рис. 10).
Различная степень устойчивости к действию гамма-излучения установлена у 30 разных вирусов, в том числе и 15 энтеровирусов. При этом инактивация вирусов, находящихся в питательной среде, требовала облучения дозами, в 3 раза более высокими, чем дозы, инактивировавшие эти вирусы в дистиллированной воде. Еще более устойчивыми оказались вирусы, находящиеся в питательной среде в замороженном состоянии (Sullivan е. а., 1971, 1973).
Таким образом, проведенные экспериментальные исследования показали, что процессы инактивации различными химическими и физическими агентами как кишечных вирусов, так и бактерий в воде подчиняются
А так же в разделе «ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В ОТНОШЕНИИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ »
- РОЛЬ ВОДНОГО ФАКТОРА В РАСПРОСТРАНЕНИИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ
- МЕТОДЫ ИНДИКАЦИИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ В ВОДЕ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
- РАСПРОСТРАНЕНИЕ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ В ВОДЕ
- ВЫЖИВАЕМОСТЬ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ В ВОДЕ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
- ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ воды ОТ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ
- ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД В ОТНОШЕНИИ КИШЕЧНЫХ ВИРУСОВ