ВВЕДЕНИЕ
Озон, как вещество оказывающее очень значительное влияние на жизнь всего живого на нашей планете, постоянно привлекает к себе внимание человека. Образуя защитный пояс Земли от УФ - радиации, озон создает благоприятные условия для нормального развития и функционирования всех живых организмов и систем.
Уменьшение толщины озонового слоя и образование "озоновых дыр", о чем в последнее время постоянно информирует периодическая печать, в результате деятельности человека, вносят в умы многих из нас вполне обоснованную тревогу, видя в происходящих процессах вполне реальную и прямую угрозу своему существованию.
Исходя из этого, ученые всего мира ведут интенсивные исследования, прежде всего, с целью предотвращения поступления в окружающую среду тех продуктов и веществ, которые, образно выражаясь,"пожирают" озон. Проблемы экологии окружающей среды приобрели в настоящее время особую актуальность, причем озону в этом плане принадлежит одна из ведущих ролей.
В числе ряда сообщений по проблемам озона одно из них привлекает особое внимание, поскольку в данной статье речь идет об озоне во взаимосвязи с последствиями возможной ядерной войны. Как убедительно показывают расчеты большинства ученых мира, катастрофические последствия ядерной войны неизбежны для обеих противоборствующих сторон. Ими в большей степени окажутся вторичные эффекты ядерных взрывов. Прогнозируется по меньшей мере несколько таких эффектов, включая и эффект, опосредованный изменением структуры озонового пояса. Образующиеся в огненном шаре ядерного облака огромные количества окислов азота приведут к разрушению озона в стратосфере и образованию его в тропосферных слоях атмосферы.
Суммарный климатический эффект этих процессов при отсутствии других изменений может вызвать увеличение температуры поверхности Земли на несколько градусов за счет проникновения в тропосферу УФ- радиации и усиления парникового эффекта тропосферного озона. Увеличение УФ - радиации на единицу площади поверхности Земли будет оказывать угнетающее воздействие на биосферу, вызовет повышение частоты мутаций, подавление иммунитета, рост онкологических, заболеваний.
Аналогичные явления могут произойти в настоящее время, если не будут приняты самые безотлагательные меры по устранению причин, приводящих к упомянутым ранее изменениям озонового слоя планеты: уменьшение и, в последующем, полное прекращение производства фреонов, столь широко используемых во всем мире в быту и промышленных условиях, экологически безопасная работа промышленности, разработка и внедрение экономичных электродвигателей взамен существующих двигателей внутреннего сгорания, отравляющих в полном смысле этого слова окружающую среду и т. д.
Озону принадлежит значительная роль в практической деятельности человеческого общества. Так, например, озон является прекрасным экологическим чистильщиком дымовых газов (озонная очистка дымовых газов электростанций от загрязняющих атмосферу окислов азота), промышленных и бытовых стоков. Как мощный окислитель, озон способствует интенсификации технологических процессов в различных отраслях промышленности. В то же время ему принадлежит не последнее и вполне определенное место в решении проблем дезинфекции. Однако, в данном случае необходимо указать, что имеющиеся публикации по вопросам применения озона в дезинфекционной практике разрознены и не позволяют получить цельного представления о данном веществе, как дезинфектанте. Наличие этого обстоятельства существенно затрудняет работу практических специалистов, а также ученых и исследователей, которые при выявлении узких, нерешенных мест в вопросах его применения смогли бы предложить и реализовать свои идеи и мысли в данном направлении.
Эти обстоятельства побудили нас проанализировать имеющуюся доступную литературу с целью обобщения и беспристрастного объективного анализа полученных данных, выделив как положительные, так и отрицательные качества озона, представить полученную информацию таким образом, чтобы она позволяла определить возможные направления поиска в исследованиях и практических работах, связанных с использованием озона.
I. ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 030НА
Озон (О.), газообразная аллотропическая форма кислорода, был открыт Шейнбейном в 1840 году. С точки зрения химии представляет собой самостоятельное химическое вещество, молекула которого состоит из трех атомов кислорода. В незначительных количествах 0. содержится в верхних слоях атмосферы, в воздухе сосновых лесов и морских побережий. Максимальные концентрации 0. зарегистрированы на высоте 20 -
302 - 203 ; Н0293 = +148,8 кДж/моль
запах озона
Реакция осуществляется в специальных приборах - озонаторах. 0. может генерироваться путем непрерывных электрических разрядов высокого напряжения через воздушную среду между металлическими электродами, образуется при работе электродвигателей, электронно-вычислительных машин, горении ультрафиолетовых ламп, при процессах связанных с нагреванием кислорода и т.д.
0. имеет молекулярную массу 48; в 1,5 раза тяжелее воздуха. 0. - газ при температуре минус 100°С и давлении, равном 125 атм., переходит в жидкость темного синего цвета, которая кипит при минус П2°С. 0. в жидком состоянии содержит в качестве примеси до 14% кислорода, который можно удалить испарением. При температуре минус 251°С 0. кристаллизуется. Растворимость 0. в воде при температуре = 25°С достигает до I г/л. 0. лучше растворяется в четыреххлористом углероде и других хлорированных и фторированных углеводородах. Во всех агрегатных состояниях взрывается при ударе.
0. является нестойким веществом; реакция превращения кислорода в 0. требует затрат энергии, тогда как обратная реакция - распад озона протекает самопроизвольно. При повышении температуры скорость разложения увеличивается. Наличие этого обстоятельства создает определенного рода практические затруднения при проведении работ с 0. Окислительная активность 0., по-видимому, обусловлена нестойкостью его молекулы:
0з = 02 + 0-
Однако 0. является более сильнодействующим окислителем по сравнению с кислородом, что, вероятно, связано с образованием озонидов.
0. взаимодействует практически со всеми металлами, превращая их в оксиды (исключения не составляет даже ртуть и серебро). Аналогичное действие 0. отмечено и в отношении неметаллов. При взаимодействии с органическими красителями 0. обесцвечивает их. 0. наиболее быстро окисляет серосодержащие и ароматические аминокислоты (цистеин, тирозин и т.д.). Светильный газ, фосфор, пары скипидара и этанола в атмосфере О. воспламеняются, а изделия из каучука разрушаются.
2. МЕХАНИЗМЫ БИОЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ ОЗОНА
О. является довольно эффективным биоцидным средством, благодаря его высокой способности вступать в реакции с разнообразными органическими веществами, включая жиры, альдегиды, аминокислоты, белки и ферменты.
Токсичность 0. можно, по-видимому, объяснить на примере механизма действия атомарного кислорода, так как 0. является довольно-таки нестойкой аллотропической формой его. В невозбужденном состоянии кислород нетоксичен, однако его электронная структура, включающая на внешнем электронном слое два не спаренных электрона, накладывает ограничения на то, каким образом кислород способен выступать в роли акцептора электронов.
Предполагается, что в ходе превращения
02 + 4е+ 4Н+ 2Н2О имеют место четыре одноэлектронных перехода:
02 + 1е_____02 ;
02 + 1е+2Н+_____Н202 ;
Н202 + 1е +Н+_____ Н302 + Н20+ НО
НО + 1е + Н+ _______ Н20
________________________________
Суммарно: 02 +4е +4Н+ _______2 Н20
Синтез 0-2; Н202( перекись водорода) и *0Н, как промежуточные продукты, представляют серьезную проблему для живого организма, поскольку все эти частицы - мощные окислители. Частица 0-2 , называемая супероксидом, и частица *ОН, называемая гидроксильным радикалом, представляют собой сильнейшие из известных на настоящее время окислителей. Молекулы каждого из этих видов представляют собой опасность для живых клеток вследствие повреждений, которые они способны причинять всем классам биомолекул, особенно белкам и липидам. Другими словами, токсичность частиц ( Н0*; 0-2 ; Н202 ), которые могут из него образовываться.
Однако существуют и механизмы самозащиты клеток. Частичная детоксикация Н202 и 0-2 происходит при участии природных антиоксидантов, например, аскорбиновой кислоты, витамина Е и глутатиона.
В
В последние годы к супероксиддисмутазе возник особый интерес в связи с данными, показывающими, что гранулоциты (тип белковых кровяных клеток) выделяют большое количество 0-2 в период активизации дыхательных метаболических процессов, сопутствующих развитию их в фагоциты; эти последние клетки участвуют в переваривании и разрушении чужеродных частиц, бактерий и др. клеток.
Антимикробное действие 0., по мнению ряда ученых, может основываться с одной стороны на реакции 0. с продуктами микробного обмена веществ и с другой стороны на свертывании клеточных белков и интерференции с внутриклеточными энзимными системами.
Было установлено, что 0. разрушает дегидрирующие ферменты клеток, и, что гермицидное действие 0. частично обусловлено этим эффектом, препятствующим
дыханию клеток. В частности, в опытах с E. coli были получены доказательства, что 0. действует как разрушитель энзиматических механизмов дегидрогенации. Это и ряд других доказательств подтверждают правильность теории G. Bringmann, согласно которой 0. реагирует как всеобщий протоплазматический окислитель.
Механизм действия 0. на бактериальную клетку заключается в воздействии вначале на оболочку микроорганизмов путем реакции с двойными связями липидов, а в последующем, благодаря способности разрушать дегидрогеназы клетки, 0. воздействует на ее дыхание. В результате нарушения проницаемости оболочки и изменения растворимости, белков, содержимое клетки вытекает и клетки лизируются. При наличии окислов азота (N2O, N2O5, NO и др.) бактерицидные свойства 0. возрастают.
Объяснить влияние перечисленных выше соединений позволяют результаты исследований по изучению влияния 0. и озонированных олефинов на выживаемость бактериофага 0 Х 174 в аэрозоле.
Сами по себе олефины ( транс-2-бутен и циклогексен) не оказывали влияния на указанный бактериофаг, однако при использовании их в сочетании с 0., скорость гибели бактериофага 0 X 174 возрастала. Полученные результаты были обсуждены в связи с вирулицидным действием "открытого воздуха" ( фактор "открытого воздуха"- ФОВ). Исследователи предполагают, что бактерицидная и вирулицидная активность 0. в отношении вегетативных бактерий, а также вирусов связана с продуктами взаимодействия атмосферного 0. с олефинами.
Влияние различных концентраций 0., в присутствии или отсутствии олефина ( транс - 2 - бутена ) исследовали в условиях стеклянной системы при относительной влажности воздуха 96%. Наибольший эффект гибели фага 0 Х 174 в присутствии транс - 2 - бутена был обнаружен при концентрации 0. - 30 частей/ млрд.
В опытах по исследованию влияния озонированного циклогексена использовали две системы объемом 2000 и
Инактивация фага в атмосфере воздуха, содержащем циклогексен, обусловлена, по-видимому, повреждением белковой оболочки, поскольку ДНК инактивированного фага сохраняет свою биологическую активность. Инактивация фага в воздухе, содержащем 0. обусловлена также главным образом повреждением белка, тогда как инактивация в воздухе, содержащем озонированный циклогексен связана как с повреждением белка, так и ДНК фага. Данные исследований показали, что продукты, образующиеся в реакции между 0. и олефинами, обладают вирулицидной активностью, тем не менее, эти механизмы инактивации до конца не изучены. Представляется целесообразным и возможным проведение исследований по изучению изменений ДНК и белков в инактивации фага.
В целом, в настоящее время еще не удалось окончательно выяснить механизмы высокой токсичности 0. Очевидно, она основывается частично на хорошей проницаемости клеточных оболочек бактерий для отравляющего действия каких-то особых частиц, которые встречаются в растворах 0. Этот вывод проистекает из данных по быстрой гибели споровых форм микроорганизмов под воздействием 0. В настоящее время пока еще неизвестно ни о механизме действия, ни о местах и точках приложения "отравленных" частиц, проникающих в клетки, так как высокая скорость действия 0. стирает различия в чувствительности различных видов микроорганизмов.
3. ТОКСИЧНОСТЬ 0ЗОНА ДЛЯ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ТЕПЛОКРОВНЫХ ЖИВ0ТНЫХ
0. является весьма распространенной примесью воздушной среды. В атмосферном воздухе его природные концентрации обычно составляют 0,02 - 0,05 мг/м3, нередко достигают 0,1 - 0,2 мг/м3. При фотохимических реакциях в атмосферном воздухе в присутствии окислов азота и углеводородов и действии на них солнечной радиации, концентрации 0. с поступающими в атмосферу с отработанными газами автомобилей и другими промышленными газами (выбросами) могут достигать 0,5 - 1,0 мг/м3. Кроме того, установлено, что 0. является и обычным промышленным загрязняющим веществом, поскольку образуясь в современных технологических процессах, он после выброса через дымовые трубы способен распространяться на большие расстояния.
Повышенные концентрации 0. нередко встречаются в административных и производственных помещениях с пультами управления, множительной техникой, лазерными приборами, при электронной обработке материалов, что обусловлено воздействием на воздух ультрафиолетовой и ионизирующей радиации, быстрых электронов и электрических разрядов. Высокие концентрации 0. создаются при сварочных работах. В связи с тем, что эти физические факторы все шире используются в современной технике и технологических процессах, воздействие повышенных концентраций 0. на организм будет все более расширяться.
В природных концентрациях 0. обладает стимулирующим действием на организм человека - повышает устойчивость к холоду, к действию токсичных веществ, гипоксии, вызывает увеличение содержания гемоглобина в крови, увеличивает фагоцитарную активность лейкоцитов и титр комплемента сыворотки крови, повышает иммунобиологический потенциал организма.
Атмосферный воздух, поступающий в обитаемые помещения, в значительной степени теряет свои стимулирующие свойства. Одной из причин этого является уменьшение концентрации природного 0. , которое обусловливается свойствами строительных материалов. Например, железобетонные покрытия приводят к уменьшению концентрации 0., поступающего с наружным воздухом в большей степени, чем покрытия из керамики. Однако наиболее важным фактором, определяющим содержание 0., является наличие в воздухе помещений веществ, способных окисляться. К таковым, прежде всего, относятся сероводород, аммиак, диэтиламин, триэтиламин, меркаптан и др. В связи с этим, предлагается озонирование воздуха в таких помещениях в целях существенного улучшения общего состояния и работоспособности людей. Такие эффекты, были получены при создании концентрации 0. в пределах от 20 до 40 мг/м3, по другим данным, нормальная концентрация 0. для кондиционирования воздуха в помещениях 0,01 - 0,02 мг/м3.
При повышенных концентрациях в воздухе, 0. действует отравляюще на человека и теплокровных животных, снижает сопротивляемость организма к инфекциям, так как окисляет лизоцимы, содержащиеся в слизи дыхательных путей. Являясь сульфгидридным ядом, 0. быстро инактивирует ферменты, нарушая тем самым многие биохимические процессы, в том числе и окислительные. Полагают также, что токсическое действие 0. обусловлено образованием свободных радикалов, высвобождением из тканей адреналина, норадреналина и брадикинина.
Следует указать, что 0. чрезвычайно токсичен для человека и теплокровных животных даже в низких концентрациях ( I класс опасности ). Порог восприятия запаха 0. составляет 0,015 -0,2 мг/м3, раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и конъюнктивиты наблюдается при концентрации 0, 0,2-1,0 мг/м3.
Предельно допустимая концентрация ( ПДК) 0. в воздухе рабочей зоны - 0,1 - 0,16 мг/м3. По экспериментальным данным P. Gust и T. Maas содержание 0. в помещениях в течение 8 часов не должно превышать 1,7 - 2,1 мг/м3 . W. Elford u J. Van den Ende предложили считать предельно допустимой нормой для чело┐века концентрацию 0. 0,04 мг/л.
Данные доступной литературы о влиянии 0. на организм человека показали следующее.
В исследованиях С. М. Городинского установлено, что производственная деятельность людей при концентрациях 0. до 0,4мг/м3 не сопровождается нарушением функционирования ЦНС ( центральной нервной системы) и не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей.
При изучении влияния 0. в концентрациях 0,5 мг/м3 на организм человека отмечалось отсутствие жалоб на раздражение носоглотки, наличия кашля и болей в грудной клетке при дыхании ( M. Kleinfeld et al.), что совпадает с данными W. A. Young. В то же время было установлено, что при концентрациях 0., превышающих его содержание в 5 - 10 раз, 0. вызывает головную боль, сухость и раздражение слизистых оболочек носоглотки, гортани и глаз, снижается острота зрения, изменяется его поле, ночное зрение ухудшается, изменяется также количество эритроцитов.
О.Ф. Кудрявцева установила, что у рабочих, подвергавшихся воздействию 0. в концентрации 0,5 - 0,8 мг/м3, повышалась частота появления головных болей, слабость и ухудшение памяти имели место только через 7-10 лет производственной деятельности. В исследованиях L. F. Folinsbee et al. у 28 испытуемых кумулятивного эффекта 0. при концентрациях 0,4; 0,7; 1,0 мг/м3 было показано практическое отсутствие кумуляции, что согласуется с результатами исследований на животных.
В результате иммунологических исследований M. L. Peterson et al. установлено, что воздействие 0. в концентрации 1,1 мг/м3 не изменяло количества Т-лимфоцитов у людей, а в концентрациях до 0,33 мг/м3 в течение 2-9 лет повышало содержание иммуноглобулинов G,A и М (L.Ulrich et al.). Результаты исследований С. М. Городинского показали, что при 2-х часовом воздействии 0. в концентрации 1,0 и 1,5 мг/м3 работоспособность испытуемых не снижалась. При изучении влияния 0. при 2-х часовой ингаляции в концентрации 1,0 мг/м3 на изменения биохимических показателей не обнаружено существенных отличий от контроля в чувствительности мембран эритроцитов к гемолизу, содержании SН - групп в эритроцитах, активности ацетилхолинэстеразы, глюкозофосфатдегидрогеназы и лактатдегидрогеназы в сыворотке крови.
Результаты исследовании М.Т. Дмитриева с соавт. показали, что воздействие 0. в концентрации I мг/м3 в течение 2-х часов вызывало угнетение активности системы антиоксидантной защиты, сопровождавшееся избыточным увеличением количества продуктов липидной пероксидации в тканях мозга. При воздействии 0. в концентрации 2 мг/м3 ( экспозиция 2 ч.), перечисленные изменения были более выраженными, особенно, изменения неспецифического гуморального иммунитета ( изменение бактерицидности сыворотки крови и изменение актив-ности лизоцима сыворотки), который по современным представлениям (С. К. Chow, A. L .Tappel, B.Goldstein et al., C. I. Posinetal) является патогенетическим механизмом интоксикации 0. В то же время однократное воздействие 0. в концентрации 0,5мг/м3 в течение 4 часов не ухудшало деятельность основных систем организма животных, а при многократной ингаляции не обнаружено отрицательного влияния 0. на липидную пероксидацию и физическую работоспособность. При концентрациях 0., превышающих 2 мг/м3 может развиваться отек легких, приводящий к смертельному исходу.
В целом, полученные результаты дают основания ставить перед технологами и прибористами более жесткие требования о снижении количеств 0., выделяемого при работе оборудования.
Результаты многолетних исследований содержания 0. в воздушной среде показывают, что полностью избежать кратковременного влияния концентраций 0. на организм, особенно, при использовании уже имеющейся аппаратуры, не представляется возможным. В связи с этим разработан комплекс ПДК для 0., рассчитанный на различную длительность действия и предназначенный для конкретных административных или служебных ( производственных) помещений. Этот комплекс ПДК и возможные последствия воздействия 0. целесообразно учитывать при конструировании и производстве приборов и аппаратуры самого различного назначения, эксплуатация которых связана с выделением 0. в воздушную среду, а также при разработке вопросов обеспечения мер безопасности при работе с ними.
4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНА В ДЕЗИНФЕКЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ
Пожалуй, первым фактом применения 0. в дезинфекционной практике является его применение для дезинфекции воды, загрязненной E. Coli (Ohlmuller,
- предотвращения порчи пищевых продуктов в холодильниках;
- для озонирования воздуха в обитаемых помещениях с целью улучшения общего состояния и повышения работоспособности работающего
персонала;
- для дезодорации воздуха в животноводческих помещениях;
- в очистных сооружениях в качестве дезодоранта;
- для дезинфекции водных источников и плавательных бассейнов;
- применения 0. в целях стерилизации плазмы крови и вакцин;
- для газовой стерилизации хирургических инструментов и аппаратов в условиях клиник и промышленных предприятиях;
- уничтожение неприятного запаха у жиров и масел.
Будущая роль 0. как средства для стерилизации и дезинфекции не ясная. Существует несколько проблем связанных с применением 0. Высокие концентрации 0. получить весьма трудно в связи с отсутствием высокопроизводительных озонаторов. В частности, озонаторы, выпускаемые единственным заводом в бывшем СССР "КурганХиммашем", являются малоэффективными - каждая тонна конструкций в лучшем случае может обеспечить получение лишь одного килограмма 0. в час. Зарубежные озонаторы несколько мощнее, но и они далеки от идеала. Кроме того, будучи сильным окислителем он является очень нестойким веществом. Эти проблемы потребуют тщательного рассмотрения, прежде чем смогут быть разработаны и приняты методы, стимулирующие широкие возможности его применения. Необходимо указать, что у нас в стране 0. применяется в мизерных масштабах - выпуск по состоянию на
5. СПЕКТР АНТИМИКРОБНОГО ДЕЙСТВИЯ, ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ БИОЦИДНЫХ СВОЙСТВ ОЗОНА
О бактерицидной активности 0. известно более 100 лет. Впервые
способность 0. инактивировать такие микроорганизмы как Salmonella typhosa, V. Comma B. Antracis была продемонстрирована в 1892 году.
Несколько лет спустя ( 1895 r.) E. Van Ermendem при изучении бактериологических, химических и физических аспектов обработки 0., обнаружил, что спорообразующие бактерии более устойчивы к 0., чем вегетативные микроорганизмы. Он также отметил, что воду, загрязненную E. coli можно было очистить путем обработки 0.
Результаты более поздних исследований (M.Ingram and R. Heines,
подтвердили данные E. Van Ermendem, что бактерии отличаются по устойчивости к 0. и, следовательно, для их инактивации необходимы различные концентрации этого газа. Для гибели наиболее резистентных форм были нужны приблизительно в 2 раза большие концентрации 0., чем для менее устойчивых микроорганизмов. Результаты этих исследований показали, что для прекращения роста клеток в логарифмической фазе необходимо примерно в 10 раз большее количество 0., по сравнению с клетками находящимися в состоянии лагфазы. Плесневые грибы
оказались такими же или в зависимости от вида более резистентными к 0.,
чем бактерии, в то время как дрожжевые грибы были в некоторой степени менее резистентными. L. Coin et al. показал, что 0. обладает вирулицидными свойствами в отношении ряда вирусов, включая и вирус полиомиелита.
В исследованиях А. Hanfelle и H.V. Sprockhoff были определены концентрации 0., необходимые для гибели микроорганизмов бактериальной природы, относящихся к различным видам: концентрации 0. 0,05 - 0,07 мг/л вызывали гибель E. coli ( по данным М. Ingram для Е. coli в качестве бактерицидной концентрации 0. зафиксировано содержание его 0,4 - 0,5 мг/л); S. Marcensens, Ps. Aeruginosa, C. Albicans, St. Aureus : 3-5 мг/л; для уничтожения B.B. cereus, globigii, Anthracis потребовались еще более высокие концентрации 0. - при концентрации спор B. globigii I04 . I05 требовалась концентрация 0. 5мг/л и время его воздействия более 15 минут. Прорастание спор B. Anthracis подавлялось при концентрации 0. от 4,9 до 12,3 мг/л. Снижение патогенности B. Anthracis для белых мышей при инактивации возбудителя in vitro происходило ранее при концентрациях 0. 0,4 и 2,7 мг/л. Отсюда авторы делают предположение, что 0. действует, прежде всего, на тот компонент в структуре фермента, который управляет образованием токсина.
Было также установлено, что концентрации 0., необходимые для инактивации микроорганизмов, значительно варьируют ( от 0,2 до 4000 частей на млн.) в зависимости от материала, содержащего микроорганизмы и от характера присутствующих примесей.
Результаты исследований К. Botzenhart и K. Herbold показали, что в концентрации 1,1 мг/л 0. инактивирует вирус гепатита А в воде, однако споры B. subtilis при этом практически не погибают. Резистентность вируса гепатита А к 0. в концентрациях 0,08мг/л была примерно в 20 раз более высокой, чем y E. сoli. Эффективность 0. в разрушении микроорганизмов зависит также от температуры, наличия и количества органических материалов. При низких температурах 0. является более эффективным, чем при высоких.
При проведении ряда опытов также было замечено, что в случаях
генерирования аэрозолей дистиллированной воды, из борат-версенового
буфера и из 0,01 %-ного раствора лизина имеют место различия в скорости
гибели микроорганизмов ( фаг 0 X 174).
При распылении фага из дистиллированной воды скорость инактивации его максимальная и через 20 мин. выделить жизнеспособный фаг не удается вообще, что соответствует выживаемости порядка 10-5. Эти результаты позволяют предполагать, что 0,01 %-ный раствор лизина и борат-версеновый буфер оказывают известное защитное действие.
Еще вначале текущего столетия 0. нашел свое применение для
стерилизации и очистки воды. В озонированной воде с постоянным содержанием озона вегетативные микробы и споры погибают также как и в растворах хлора (рН= 7,0). Скорость отмирания выше, чем при использовании других ранее известных дезинфектантов. Например, из 1000 бактерий через 2 мин. пребывания в растворе с 0,9 мг/л остается только один жизнеспособный микроб. Следует указать, что существует еще и дезинфицирующее действие озонированной природной воды .
Естественный распад озона в воде ускоряется с помощью гидроксильных ионов ( при повышенной величине рН). Так как перекись водорода является катализатором при распаде озона, то можно заключить, что перекиси, которые могут образовываться из примесей при озонировании воды, способствуют усилению естественного распада озона. Метод озонирования очень выгоден там, где вода меняет вкусовые качества из-за наличия примесей, т.к. сильное окислительное действие озона чаще всего разрушает носитель запаха, вследствие чего вода приобретает более высокие ароматические свойства.
Ряд исследований указывает, что бактерицидное и спороцидное действие 0. значительно превосходит действие хлора. Следует также указать, что в процессе обеззараживания воды хлором происходит увеличение ее токсичности, наблюдаются явления реактивации микроорганизмов, в связи с чем данный метод нельзя рассматривать как универсальный. Более перспективным считают метод обеззараживания озонированием воды, поскольку улучшаются органолептические качества, происходит деструкция трудно деградируемых соединений - метод предлагают рассматривать, как метод грубой доочистки сточных вод, однако до сих пор нет нормативных показателей эффективного обеззараживания сточных вод 0. Результаты экспериментов в этом направлении показали, что эффективное обеззараживание сточных вод ( бактериофаги, сальмонеллы, БГКП ) достигается при дозе 0. 18 мг/л и времени контакта с водой 15 мин., при этом происходит снижение цветности на 76%, взвешенных частиц - на 70% и т.д.
Определенный интерес представляют исследования, проведенные в 60-х годах Т.П. Богдановой. В ходе исследований была поставлена задача проверки спороцидного действия 0. применительно к обеззараживанию воды естественных источников. Основным препятствием к исследованию 0. в полевых водоочистительных установках явилась сложность оборудования озонатора и устройства для смешивания 0. с водой. Затруднения в конструировании озонатора были связаны с использованием тока высокого напряжения ( 10000 В), с необходимостью предварительного высушивания и обеспыливания воздуха поступающего в озонатор, наконец, с наличием хрупких деталей в конструкциях озонатора. В результате исследований проведенных Т.П. Богдановой было установлено, что 0., обладая высоким спороцидным действием, обеспечивает при пропускании его в течение часа обеззараживание воды в полевых условиях при содержании до 10000 спор антракоида в I мл. В этих условиях расход 0. составляет не более 50 мг/л. Обеззараживание воды, по мнению автора, в полевых условиях следует считать перспективным при наличии специальных установок, обеспечивающих рентабельное использование дезинфектанта.
Следует указать, что по данным W. Richards, 0., расщепляя некоторые органические вещества, не поддающиеся биологическому разрушению на простейшие соединения, используемые бактериями, могут способствовать размножению последних. Вирусы по данным автора проявляют большую резистентность к дезинфицирующему агенту, нежели колиформные бактерии, поэтому отсутствие последних еще не является критерием безопасности воды.
Высокая эффективность применения 0. как дезинфектанта, констатирована при обеззараживании судовых систем водоснабжения. Обеззараживание воды 0. проводили в цистернах, покрытых антикоррозийными покрытиями типа КО-42, Силикацинк -3 ( Силикацинк - 01), В-Ж-41 ( РД 31.58.02-82), представляющими собой суспензию цинкового порошка в этилсиликатном связующем (КО-42) или жидком стекле-(Силикацинке -3) с помощью переносного озонатора трубчатой конструкции, производительностью 19,6%, т.е.
Некоторые авторы считают возможным инактивацию озоном вируса инфекционного гепатита в сыворотке. Рихард Эрлих в I960 г. обнаружил, что бактериофаг против E.coli добавленный к плазме, может инактивироваться с помощью
Используя большую чувствительность белковых органических систем к окислителям, была проведена серия опытов для изучения действия озона на микроорганизмы в воздухе.
Тhomas предложил для дезинфекции хирургического материала комбинированное действие озонированного кислорода, окиси этилена и УФ-облучения. Однако, озонаторы воздуха чаще используются для "ассенизации" или устранения запаха, чем для стерилизации. Для уничтожения бактерий требуются более повышенные концентрации ( приблизительно 1х101010-4) и более длительное время действия, Для стерилизации пустых флаконов требовались концентрация 30мг озона на литр ( либо 1,4 х10-2 в объеме) и время воздействия от 15 до 20 сек.
Поскольку озонаторы воздуха не обеспечивают точного дозирования концентрации и экспозиции, были использованы запечатанные ампулы, содержащие раствор чистого озона во фреоне 12. Быстрое открывание ампул позволяет получить путем немедленного испарения необходимую концентрацию озона. В процессе опытов замечено, что с помощью озона при концентрациях порядка 10-5 ( в объеме ), можно подавить инфекционную активность вирусов присутствующих в воздухе (Myxovirus multiformis) даже в высоких концентрациях ( 10-
Концентрация 10-4 , очевидно, вызывала почти мгновенное разрушение имеющихся вирусов.
Наконец мы проверяли как действует растворитель озона фреон 12 - не проявляет ли он сам активность против вирусов. Количество фреона, используемое для растворения 200 мл в пробе с концентрацией 2x10-5 , испарялось в чане при тех же самых условиях, Через 30 минут в воздухе чана еще было обнаружено 107 вирусов.
Значительный интерес представляют результаты исследований К. Ishiazaki, N. Shinriki, N. Matsuywa по изучению инактивации спор газообразным 0. Споры шести штаммов рода Bacillus, нанесенные на фильтровальную бумагу и стекловолокнистые фильтры, выдерживали при раз-личных концентрациях 0. ( от 0,5 до 3,0 мг/л ) и значениях относительной влажности воздуха.
За лагфазой в начале экспонирования следовало экспоненциальное снижение количества жизнеспособных спор, хотя у одного из штаммов B. cereus лагфазы не отмечалось. Скорости инактивации возрастали с повышением относительной влажности воздуха. При 50%-ной и меньшей относительной влажности воздуха скорости гибели были минимальными. Предварительное выдерживание во влажных условиях влияло на продолжительность лагфазы. Величины Д (время десятикратного снижения количества жизнеспособных спор) в лагорифмической фазе находились в примерно обратной зависимости от концентрации 0. Результаты ряда исследований показали, что диапазон величин относительной влажности воздуха, обеспечивающий оптимальную активность 0., находится в пределах от 60 до 80%. При более высоких значениях относительной влажности воздуха 0. - неустойчив.
В исследованиях D. Akey и T. E.Walton была проведена оценка 0., применяемого в жидкой фазе, как не приводящего к появлению остаточной фракции дезинфектанта, который мог бы быть пригоден для использования в лабораториях, исследующих арбовирусы. 0бычно исследуемые стерилизующие агенты склонны давать следовые количества остатка, способные вызвать воспламенение или взрыв и требуют длительного периода на рассеяние газа или удаление осадка после деконтаминации оборудования, например, биологических защитных боксов. В случае использования 0. в жидкой фазе, максимальная инактивация вируса была достигнута при концентрации 0. 0,025 мг/л за 45 - 60 минут. Дальнейшее увеличение концентрации 0. и время экспонирования не приводило к усилению инактивирующего действия. При испытанном режиме эффективность, обеззараживания составляла 99, 99997 % (исх. концентрация вируса 107,25-107,5, количество средних инфекционных доз в клетках культивирования уменьшалось на 106,5 таких доз). Эти результаты демонстрируют, по мнению авторов, возможности использования 0. как стерилизующего агента для обработки биологических защитных боксов и другого оборудования, применяемого в исследованиях с арбовирусами.
Подводя итоги практической реализации биоцидных свойств 0. как дезинфектанта, следует сделать вывод, что проблема его практического использования для обеззараживания микроорганизмов в условиях воздушной среды является далеко не решенной, и как и для условий его применения в качестве дезинфицирующего средства обеззараживания воды, требует разработки мощных высокопроизводительных озонаторов, не требующих использования токов высокого напряжения. По-видимому, эти вопросы будут решены в будущем, что позволит значительно расширить сферы практического применения 0.
6.КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЗОНА
Наиболее простейшей качественной реакцией по обнаружению 0. является реакция, основанная на том, что 0. из растворов йодида калия выделяет свободный йод:
2КJ + 03 + Н2О----- J2 + 02 + 2К0Н.
Выделяющийся свободный йод дает синее окрашивание при реакции с крахмалом, поэтому присутствие озона можно обнаружить с помощью йодкрахмальной реакции - бумага, смоченная раствором йодида калия и крахмального клейстера, синеет в присутствии 0.
Существует достаточное количество методов определения 0. и оксидантов в атмосфере:
- нейтральный йодидный метод - НИИ ( Saltzman, Gilbert ) - с помощью данного метода нельзя количественно определять 0. и оксиданты в атмосфере городского воздуха в концентрациях ниже 0,05мг/м3,
а при более высоких концентрациях в атмосфере "чистого" воздуха, он
может давать почти двукратное завышение показателей концентрации
определяемых веществ;
- щелочной йодидный метод - ЩИМ (Saltzman, Baejery) -
можно получить примерно 6 - кратное завышение показателей реальных
концентраций. Для метода характерен большой разброс единичных определений ( до 40%);
- кислый йодидный метод-КИМ (Deutsch) - на результаты КИМ существенное влияние оказывает свет и кислород воздуха, завышение реальных данных может быть восьмикратным;
- метод с использованием соли Мора ( М.Т. Дмитриев с соавт.)
- характеризуется наличием существенных погрешностей,
обусловленных присутствием кислорода и двуокиси азота ( 48% ), завышение реальных данных может достигать 50 - кратных размеров;
- метод с дигидроакридином - ДГА ( М.Д. Маннита и соавт.) - метод с ДГА из-за применения входных устройств может дать вдвое
заниженные против реальных показателей, а без их использования завысить результаты в 13 раз.
Такая характеристика перечисленных выше методов количественного определения 0. позволяет сделать вывод, что надежные методы количественного определения 0. и оксидантов в атмосфере до сих пор не найдены.
Для более точной аттестации озоновоздушных калибровочных смесей на настоящий момент можно рекомендовать лишь метод газофазной спектрофотометрии в УФ и ИК - областях, а также газофазное титрование окисью азота.
Определение концентраций 0. может быть осуществлено с помощью полуавтоматического газоанализатора "Атмосфера - 2". Принцип работы данного газоанализатора основан на методе потенциостатической кулонометрии. Для определения содержания 0. в газовой сме┐си используется реакция с бромистым натрием. Образующийся в результате ее бром количественно восстанавливается на измерительном электроде. Электрический ток служит мерой концентрации 0. Концентрации 0. могут быть также определены с помощью газоанализатора 0. 'Dasibi-1003AH' ( США - ФРГ ).
7. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОФИЛАКТИКИ ПРИ РАБОТЕ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОЗОНА
При работе в атмосфере, содержащей 0. в повышенных концентрациях необходимо пользоваться фильтрующим противогазом с поглотителем из КJ и натронной извести, защитной одеждой.
Обязательным условием является герметизация оборудования и мощная вытяжная вентиляция. При работе с неоновыми лампами следует устанавливать вытяжные установки непосредственно в местах их расположения .
Обязательным является проведение медицинских осмотров рабочего персонала с рентгенографией легких.
При острых отравлениях 0. необходимо вынести пострадавшего на свежий воздух, обеспечить покой, согревание, провести ингаляцию увлажненным 75 - 80% - ным кислородом, ввести внутривенно 20 мл 40%-ного раствора глюкозы и 10 мл раствора хлористого кальция. Защитный эффект оказывает введение некоторых серосодержащих препаратов - глутатиона, тиосульфата натрия и БАИ.
К практическому применению 0., как средства, улучшающего общее состояние организма, надо подходить очень осторожно, в первую очередь, при выборе технических средств озонирования. Концентрация 0. должна поддерживаться на строго определенном уровне, равном среднему содержанию газа в атмосферном воздухе, Во всех случаях, включая и последний, требуется наличие совершенной и доступной аппаратуры для контроля за концентрацией 0
| Copyright © ozontrade | ozontrade@mail.ru |