Развитие условно-патогенных микроорганизмов в районах сброса подогретых вод атомных электростанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАЗВИТИЕ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ В РАЙОНАХ СБРОСА ПОДОГРЕТЫХ ВОД АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

А.Л. Суздалева

В настоящее время существует уже достаточно большое количество данных, свидетельствующих о том, что сброс подогретых вод из систем охлаждения атомных и тепловых электростанций может вызвать развитие в водоемах представителей условно-патогенной и патогенной микрофлоры (Булашев и др., 1974; Ленчина, 1991). Сброс больших объемов подогретых вод приводит не только к повышению температуры среды, но и обусловливает возникновение постоянных течений, в результате чего бактерии могут быстро распространяться из зон сброса подогретых вод на большие расстояния, сохраняя вирулентность.

Количество атомных электростанций неуклонно увеличивается, в связи с чем, возрастает и количество используемых для их охлаждения водоемов. При этом, большинство водоемов-охладителей АЭС являются водоемами многоцелевого назначения. Их воды используются для различных бытовых и промышленных нужд. Практически во всех водоемах-охладителях АЭС осуществляется садковое разведение рыбы. В летнее время эти водоемы служат местом массового отдыха местного населения, что также в некоторых случаях вызывает заметное увеличение в воде количества условно-патогенных микроорганизмов (Суздалева, Побединский, 1996).

Немаловажным обстоятельством является также и то, что строительство АЭС всегда сопровождается значительным ростом населения за счет перемещения значительных людских масс из других регионов, в результате чего санитарно-микробиологические исследования в этих районах приобретают дополнительную актуальность.

Основной целью данной работы являлось исследование возможных причин увеличения численности условно-патогенных микроорганизмов в районах сброса подогретых вод из систем охлаждения АЭС. Материалом послужили результаты микробиологических и гидрохимических анализов, полученных при проведении экологических исследований на трех различных водоемов-охладителей атомных электростанций, расположенных в центральной части России. Сбор материала на водоеме-охладителе Курской АЭС производился в 1990-1995гг.; в водоеме-охладителе Калининской АЭС в 1995гг. и в водоеме-охладителе Смоленской АЭС в 1999г. Эти три водоема охладителя имеют различное происхождение и представляют собой основные типы водоемов, использующихся для охлаждения электростанций. Таким образом, сравнительный анализ результатов позволяет выявить закономерности микробиологических процессов, в той или иной мере свойственных всей категории этих водных объектов. Водоем-охладитель Курской АЭС является искусственным водоемом, специально созданным для нужд АЭС (рис. 1). Для охлаждения агрегатов Калининской АЭС используется система из соединенных протокой двух естественных озер Песьво и Удомля (рис. 2). Водоемом-охладителем Смоленской АЭС служит Десногорское водохранилище, находящееся в верхнем течение р.Десна (рис. 3).

Наиболее распространенными микробиологическими показателями санитарного состояния водоемов являются численность бактерий группы кишечной палочки (БГКП) в воде и ЛКП-индекс. В районах сбросов исследованных электростанций значения этих параметров, во многих случаях, особенно в холодное время года, были значительно выше, чем на водозаборе (табл. 1-3).

Таблица 1. Численность БГКП и ЛКП-индекс на сбросе и водозаборе Курской АЭС.

Таблица 2. Численность БГКП и ЛКП-индекс на сбросе и водозаборе Калининской АЭС.

Таблица 3. Численность БГКП и ЛКП-индекс на сбросе и водозаборе Смоленской АЭС (по р.Сельчанка)

В большинстве природных водоемов численность БГКП и значения ЛКП-индекса достаточно хорошо коррелируют с количеством поступающих в воду бытовых стоков. Однако в водоемах-охладителях всех трех исследованных АЭС подобного соответствия не наблюдалось. Как свидетельствуют результаты проведенных исследований, в районах сброса подогретых вод высокая численность условно-патогенной микрофлоры во многих случаях отмечена при относительно низком уровне их загрязненности бытовыми и фекальными стоками, о чем можно судить по значениям ряда гидрохимических показателей. Коэффициенты корреляции между численностью БГКП, ЛКП-индексом и значениями таких гидрохимических показателей как перманганатная окисляемость и химическое потребление кислорода (ХПК) в период наблюдений ни в одном случае не достигали уровня, свидетельствующего об сколько-нибудь устойчивой связи этих величин (Суздалева, 1996). Подобное несоответствие уровня развития условно-патогенной микрофлоры и наблюдаемого загрязнения водной среды не только существенно ограничивает возможность использования общепринятых микробиологических норм (Суздалева, Побединский, 1999) и затрудняет определение источников загрязнения водной среды. патогенный микроорганизм охлаждение электростанция

Неоднократно высказывалось мнение, что высокая численность патогенных и условно-патогенных микроорганизмов обусловлена явлением так называемого «вторичного роста» (Ленчина, 1991), которое заключается в том, что бактерии, не развивающиеся в природных водоемах, находят благоприятные условия для своего выживания и развития в местах сброса подогретых вод. Например, при температуре 35-40оС, которая характерна для сбросных вод АЭС в теплое время года, в воде размножаются бактерии тифа и паратифа, что, как правило, не имеет места в обычных водоемах умеренного пояса (Булашев и др., 1974). При этом следует учитывать то немаловажное обстоятельство, что в районах сброса подогретых вод и водозаборов АЭС, располагаются различные производственные и административные здания, предприятия общепита, проходят весьма оживленные транспортные магистрали. На территории АЭС постоянно присутствует значительное количество людей из числа обслуживающего персонала. В связи с этим, вероятность попадания условно-патогенных и патогенных микроорганизмов путем поверхностного смыва и через систему промливневой канализации в районах сброса подогретых вод достаточно высока. Например, численность БГКП в р.Хомутова, впадающей поблизости от водозабора Калининской АЭС в летний период нередко на порядок превышала среднее количество бактерий этой группы в других частях водоема-охладителя. Так, в июле 1995г. численность БГКП в устье р.Хомутова была 1,2 тыс. кл./мл, тогда как на близлежащих участках она составляла 0,1-0,2 тыс. кл./мл (Суздалева и др., 2000). Поверхностным смывом с территории г.Курчатов, расположенном на берегу водоема-охладителя на относительно небольшом удалении от водозабора Курской АЭС, по-видимому, объясняется и высокая численность условно-патогенной микрофлоры на этом участке в июле 1990г., в августе 1991г. и в сентябре 1995г. (табл. 1).

Однако полученные данные не позволяют объяснить увеличение численности микроорганизмов только этой причиной. В большинстве случаев численность БГКП и значения ЛКП-индекса в пробах воды, взятых непосредственно на сбросе АЭС, возрастали по сравнению с ее водозабором в несколько раз. Вместе с тем, пребывание воды в системе охлаждения не превышает 1ч, что существенно меньше времени генерации бактерий (удвоения численности) в этих условиях, которая составляла не менее нескольких часов (Суздалева, 1996). В связи с этим, наиболее вероятное объяснением этого явления заключается в том, что процессы «вторичного роста» происходят не только непосредственно в воде, но и в сообществах микроперифитона, сформировавшегося на внутренней поверхности агрегатов системы охлаждения во время эксплуатации АЭС. Можно предположить, что условия, формирующиеся на отдельных участках систем охлаждения, могут быть благоприятны для развития некоторых патогенных форм бактерий. Температура среды здесь в среднем составляет около 40оС, что соответствует температуре человеческого тела. Кроме того, вследствие гибели планктонных организмов, травмированных при прохождении через различные технические агрегаты, в среду поступает дополнительное количество легкоусвояемых органических веществ. Таким образом, создаются условия в определенной мере сходные с внутренней средой человеческого организма. По мере роста часть клеток бактерий постоянно отрывается от субстрата и выносится со сбросными водами в водоем-охладитель (Суздалева, 2000). В пользу такого предположения также свидетельствуют данные, полученные при исследовании бактериального обрастания, возникающего на внутренней поверхности агрегатов систем охлаждения различных тепловых и атомных электростанций (Афанасьев, 1991). Роль этого фактора в распределении гетеротрофных бактерий по акватории водоемов-охладителей уже рассматривалась в ряде работ (Суздалева, 1996; Суздалева, Побединский, 1996; Спиглазов, Серебрякова, 1998). В частности, только выносом клеток из бактериального обрастания систем охлаждения можно объяснить значительное увеличение общей термотолерантности бактериопланктона в сбросных водах по сравнению с водозабором (Суздалева, 1998).

Важной особенностью всех трех исследованных водоемов-охладителей является то, что, несмотря на их существенные различия в их происхождении и конфигурации, водная масса, служащая для охлаждения АЭС, движется по более или менее замкнутому кругу, образуя так называемое циркуляционное течение (рис. 1-3). Вода и находящиеся в ней микроорганизмы подвергаются не единовременному воздействию повышенной температуры, а периодически проходят через агрегаты системы охлаждения. Довольно часто, особенно в холодное время года, средняя температура водной массы циркуляционного течения выше, чем в периферических частях водоема-охладителя. В связи с этим, как показывают полученные результаты, увеличение численности условно-патогенной микрофлоры наблюдается не только в районах сброса АЭС, а охватывает значительную часть акватории. Причем, подобные явления отмечены не только в искусственном водоеме-охладителе Курской АЭС, где большая часть воды с периодичностью в несколько суток проходит через систему охлаждения АЭС, но и в водоемах-охладителях Курской и Смоленской АЭС, где в циркуляционное течение вовлекается значительно меньшая часть водного объема (Суздалева, 1996; Суздалева, Побединский, 1996). Следует отметить, что циркуляционные течения разносят по акватории водоемов-охладителей не только микроорганизмы, развивающиеся в районах сброса подогретых вод, а вызывают пространственное перераспределение бактерий, поступающих в водоем и других бытовых и промышленных объектов. Например, в районах рыбных садков, выбрасываемые в воду в виде фекалий рыб и недоиспользованного корма органические вещества вызывают не локальное повышение численности гетеротрофных бактерий, как это наблюдалось бы в водоемах прудового типа или в водохранилищах, к которым часто неоправданно причисляют и водоемы-охладители АЭС, а вызывает увеличение количества этих микроорганизмов и поступающих в воду загрязнителей по всей массе циркуляционного течения (Суздалева, 1999; Суздалева, Побединский, 1999).

Таким образом, на основании анализа полученных результатов можно сделать следующие заключения. Развитие условно-патогенных микроорганизмов и характер их пространственно распределения в водоемах-охладителях во многом определяется иными факторами, чем в большинстве естественных водоемов. Несомненно, что поскольку в системах охлаждения АЭС и на участках сброса подогретых вод возникают условия благоприятные для развития условно-патогенных микроорганизмов, а циркуляционное течение за короткий промежуток времени может способствовать распространению этих форм по значительной акватории, исследованию санитарно-микробиологического состояния водоемов охладителей необходимо уделять повышенное внимание. Вместе с тем, специфика водоемов-охладителей обусловливает необходимость выработки нового подхода к оценке их санитарно-гигиенического состояния. Область санитарно-микробиологических исследований не должна ограничиваться только акваторией водоемов-охладителей. Объектом изучения должны стать также и технические узлы системы охлаждения АЭС, непосредственно контактирующие с водной средой. Аналогичный вывод можно сделать и в отношении разработки профилактических мероприятий, в сферу которых также необходимо включить не только сам водоем, но и участки системы охлаждения, где могут возникнуть благоприятные условия для развития патогенных микроорганизмов.

Литература

1. Афанасьев С.А. Биологические помехи в водоснабжении электростанций. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных станций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С.160-171.

2. Булашев А.Я., Лоскутов Н.Ф., Лошаков Ю.Т. Влияние подогретых вод на санитарный режим водоемов. // Влияние тепловых электростанций на гидрологию и биологию водоемов. Борок: 1974. С.24-26.

3. Ленчина Л.Г. Бактериопланктон. // Гидробиология водоемов-охладителей тепловых и атомных электростанций Украины. Киев: Наукова думка, 1991. С.49-57.

4. Побединский Н.А., Суздалева А.Л. Влияние садкового рыбного хозяйства на численность сапрофитных микроорганизмов в бактериопланктоне водоемов-охладителей АЭС. // Проблемы биотехнологии. Докл. научн. конф. М.: МГУ, 1997. С. 22.

5. Спиглазов Л.П., Серебрякова М.С. Микробиология оз.Кенон как водоема-охладителя Читинской ТЭЦ. // Экология городского водоема. Новосибирск: Изд-во Сибирск. отд. РАН, 1998. С.80-95.

6. Суздалева А.Л. Бактериопланктон водоемов-охладителей Курской и Калининской АЭС. Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 1996. 24 с.

7. Суздалева А.Л. Экспериментальное исследование термотолерантности бактериопланктона водоемов-охладителей АЭС // Водные ресурсы. 1998. Т.25. №6. С. 744-746.

8. Суздалева А.Л. Санитарно-микробиологические показатели в районе сброса Смоленской АЭС. // Экология водных микрорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 2000. В печати.

9. Суздалева А.Л., Горюнова С.В., Безносов В.Н., Побединский Н.А. Проблема санитарно-микробиологического состояния термальных вод при использовании их в сельском хозяйстве. // Вестник Росийского ун-та дружбы народов. 2000. В печати.

10. Суздалева А.Л., Побединский Н.А. Основные результаты исследования распределения бактериопланктона в водоеме-охладителе Курской АЭС. // Экология регионов атомных станций. Вып. 5. М.: Атомэнергороект, 1996. С. 84-100.

11. Суздалева А.Л., Побединский Н.А. Использование микробиологических параметров при оценке качества воды в водоемах-охладителях ТЭС и АЭС. // Природообустройство и экол. проблемы водн. хоз-ва и мелиорации. М.: Изд-во Московск. гос. ун-та природообустройства, 1999. С. 64-65.

Размещено на Allbest.ru