Введение к работе
Актуальность проблемы. Использование дезинфицирующих средств в автономных условиях имеет свои особенности, которые заключаются в том, что в ряде случаев необходима не одномоментная деконтами-нация, но предупреждение жизнедеятельности микроорганизмов в течение длительного времени.
Используемые для деконтаминации воды и продуктов жизнедеятельности человека высокоактивные химические соединения обладают целым рядом недостатков, ограничивающих их применение в автономных условиях и в чрезвычайных ситуациях. Кроме того, средства, применяемые для обеззараживания воды или продуктов жизнедеятельности человека, не всегда пригодны для их консервации. Основной причиной, ограничивающей использование этих средств, является отсутствие пролонгирующего антимикробного действия, предохраняющего от размножения микроорганизмов.
Это определяет необходимость исследования новых эффективных способов дезинфекции и консервации питьевой воды и продуктов жизнедеятельности человека.
Одним из таких способов является обработка воды аэрозольно-газо-вой смесью, полученной при взаимодействии амидов и гипохлоритов, применение консервантов, содержащих антимикробные вещества растительного происхождения и органические кислоты.
Помимо проблемы водоснабжения и консервации продуктов жизнедеятельности в автономных условиях особое значение имеет качество воздушной среды. Воздушная среда замкнутых автономных объектов характеризуется наличием целого ряда факторов, отрицательно влияющих на состояние здоровья и работоспособность операторов. Длительное пребывание людей в ограниченном пространстве, особенно в замкнутом объеме, приводит к существенному увеличению содержания в воздухе летучих метаболитов жизнедеятельности организма человека и активному размножению микроорганизмов, в том числе аутомикрофлоры. Содержание микроорганизмов в воздухе достигает таких величин, что в условиях повышенной влажности поверхность гермообъема покрывается слизью.
Для лечебных учреждений актуальной проблемой остается разработка эффективных мер воздействия на нозокоминальную патогенную микрофлору.
Решению этих важных научно-практических задач посвящены исследования по разработке композиционных составов эфирных масел, приведенные в настоящей работе. Они тесно связаны с проблемой предотвращения микробиологической коррозии материалов, чрезвычайно важной в условиях автономных замкнутых объемов. Микробиологическая коррозия материалов до сих пор представляет собою актуальное направление научных исследований. Повреждение материалов и изделий из них микроорга-
низмами и, в первую очередь, плесневыми грибами, помимо значительных экономических потерь, способствует возникновению нештатных ситуаций за счет нарушения работы и отказа техники. В этих условиях использование композиций эфирных масел представляется достаточно перспективным.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилась разработка научных основ и прикладных аспектов применения новых методов дезинфекции и консервации систем жизнеобеспечения и продуктов жизнедеятельности в условиях автономного пребывания человека. В связи с этим были поставлены следующие ладачи:
1. Теоретически обосновать научно-методические и практические под
ходы, позволяющие решать вопросы деконтаминации систем жизнеобес
печения и консервации продуктов жизнедеятельности в условиях автоном
ного пребывания человека.
-
Решить прикладные задачи использования аэрозольно-газовых смесей для дезинфекции и консервации питьевой воды и систем водообес-печения.
-
Изучить основные закономерности консервации урины и хозяйственно-бытовой сточной воды сильными окислителями и консервирующими составами пролонгирующего действия, включающих вещества растительного происхождения.
-
Провести эколого-гигиеническую оценку консервированной хозяйственно-бытовой сточной воды, консервированной урины и продуктов ее переработки в условиях длительного хранения.
-
Исследовать возможность деконтаминации воздуха и поверхностей озоном и эфирными маслами растительного и синтетического происхождения.
-
Решить прикладные задачи, связанные с предупреждением микробиологической коррозии материалов.
Методы исследований. При решении поставленных в работе задач использовались: микробиологические и физико-химические (аналитический, титрометрический, колориметрический), токсикологические методы исследования, методы газовой хроматографии, ультрафиолетовой спектрофото-метрии, математической статистики и математического компьютерного моделирования.
Научная новизна. Научная новизна работы определяется тем, что на основании многолетних лабораторных и экспериментальных исследований впервые разработаны научные основы и прикладные аспекты применения новых методов дезинфекции и консервации систем жизнеобеспечения и продуктов жизнедеятельности в условиях автономного пребывания человека.
В работе сформированы, обоснованы и апробированы методические подходы к изучению антимикробной активности аэрозольно-газовой смеси, антимикробных препаратов, выделенных из растений и эфирных масел. Показана сравнительная устойчивость микроорганизмов к воздействию различных дезинфицирующих средств и консервантов в различных средах и условиях.
В ходе проведенных исследований изучены основные закономерности процесса получения аэрозольно-газовых смесей, а также проведена оценка возможности и эффективности их использования для деконтамина-ции и консервации питьевой воды и систем водообеспечения. Это позволило разработать регламент получения и применения аэрозольно-газовой смеси, изготовить и провести испытания в натурных условиях опытно-промышленных образцов установок по дезинфекции и консервации питьевой воды.
В экспериментальных исследованиях на кораблях ВМФ России и на системе СРВ-К впервые получены характеристики, определяющие физико-химические, токсикологические и микробиологические свойства питьевой воды после дезинфекции и в течение длительной консервации аэрозольно-газовой смесью.
В результате направленного научного поиска разработаны и изучены новые консервирующие смеси, включающие вещества растительного происхождения, для дезинфекции и консервации урины и хозяйственно-бытовой сточной воды. В частности, впервые были изучены антимикробные свойства плюмбагина применительно к микроорганизмам, выделяемым из урины и сточной воды, а также его консервирующая способность. Было установлено, что раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте стабилизирует химические показатели урины в течение длительного времени.
Впервые показаны основные закономерности консервации урины и хозяйственно-бытовой сточной воды в условиях длительного хранения, что позволило разработать новые эффективные консервирующие составы.
В настоящей работе впервые приведены экспериментальные да. ные по использованию эфирных масел для обеззараживания воздуха и различных поверхностей. В результате проведенных исследований разработан композиционный состав эфирных масел для деконтаминации воздуха.
В работе рассмотрены теоретические и прикладные аспекты проблемы предотвращения микробиологической коррозии материалов, чрезвычайно важной в условиях автономных замкнутых объемов. Проведены исследования по использованию композиций эфирных масел для защиты от биокоррозии. Полученные результаты можно рассматривать как новое направление в решении этой актуальной научно-практической задачи.
Теоретическое и практическое значение работы. Теоретическое значение работы заключается в том, что представленные в ней результаты
и выводы, сформулированные на основе научного анализа и экспериментальных исследований, открывают новое современное направление в решении проблемы деконтаминации и консервации питьевой воды, консервации продуктов жизнедеятельности человека в автономных условиях пребывания, деконтаминации воздуха и профилактики нозокоминальных инфекций, предупреждения микробиологической коррозии материалов.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в ней результаты, положения и рекомендации могут быть положены в основу создания эффективных способов деконтаминации и консервации питьевой воды в космических системах водообеспечения, корабельных цистернах и резервуарах питьевой воды.
Разработанный аэрозольно-газовый способ позволяет упростить технологию и повысить надежность деконтаминации корабельных систем водоснабжения и консервации в них питьевой воды. Аэрозольно-газовая смесь, как высокоэффективное бактерицидное, спороцидное и вируцидное средство, обеспечивает консервацию больших запасов воды в течение длительного (не менее года) времени, что значительно сокращает время подготовки системы водоснабжения и повышает боеспособность кораблей ВМФ.
Определены группы растительных препаратов, которые обладают высокой антимикробной активностью. Изучена сравнительная эффективность использования различных составов для консервации урины и хозяйственно-бытовой сточной воды. Результаты исследования явились предпосылкой к разработке нового комбинированного консерванта, практическое применение которого позволит решить проблему использования урины, как средства для пополнения запасов питьевой воды при длительных космических полетах.
Исследованы физико-химические и микробиологические показатели хозяйственно-бытовой сточной воды в условиях длительного автономного пребывания человека. Установленные факты легли в основу разработки способа ее консервации раствором ллюмбагина в трихлоруксусной кислоте.
Впервые разработаны высокоэффективные способы обеззараживания воздуха и поверхностей с использованием растительных препаратов, не оказывающих коррозионного воздействия на металлы. Исследованные летучие биоциды и их композиции отличаются выраженными антимикробными свойствами и являются перспективными средствами деконтаминации воздуха в условиях длительного пребывания человека в автономных условиях.
Показано также, что летучие биоциды отличаются эффективным фун-гистатическим и фунгицидным действием, что позволяет использовать их для предупреждения биоповреждения различных материалов.
Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты научных и экспериментальных исследований, проведенных автором, внедрены на предприятии п/я В-8542 с целью дезинфекции климатических камер и аппаратуры. Это позволило резко сократить число нештатных ситуаций при вводе аппаратуры в эксплуатацию.
Разработанный автором технологический регламент деконтаминации аэрозольно-газовой смесью СВО типа СРВ-К и СРВ-У перед началом функционирования, внедрен на предприятии п/я В-2262.
Технологический режим дезинфекции аэрозольно-газовой смесью бытовых отходов внедрен во Всероссийском институте вторичных ресурсов. С этой целью изготовлена и прошла межведомственные испытания опытно-промышленная установка, позволяющая проводить обеззараживание тек^ стильных отходов с производительностью от 50 до 300 кг/час и эффективностью деконтаминации до 99%.
По результатам исследований изготовлены опытные образцы установок для дезинфекции и консервации воды, корабельных, космических и фортификационных систем водоснабжения. Аэрозольно-газовый способ прошел государственные испытания и внедрен для обеззараживания и консервации воды на кораблях Краснознаменного Черноморского флота.
Разработанные автором научно-методические и прикладные основы деконтаминации и консервации питьевой воды, систем водообеспечения, продуктов жизнедеятельности человека в условиях автономных гермообъ-емов, воздуха, явились основой учебно-методических документов курса «Экология микроорганизмов» для студентов биолого-химического и эколо-ro-географического факультетов педагогического университета.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации были доложены на:
-XIV, XVII, XVIII, XXI Гагаринских чтениях. М.: 1984,1987,1988,1990 гг.
Ученых и научно-технических Советах в Военно-медицинской академии им. СМ. Кирова (1986), Институте медико-биологических проблем (1982, 1985, 1988), НПО НИИХИММАШ (1980, 1982, 1985, 1987), Всероссийском научно-исследовательском институте тары и упаковки (1985,1990), Никитском ботаническом саду (г. Ялта, Крым, 1989), Киевском институте общей и коммунальной гигиены (1977, 1985).
Научно-технических конференциях в войсковых частях и научно-исследовательских учреждениях МО СССР и Российской Федерации (1980, 1981, 1983, 1986, 1989, 1990, 1991).
Российской научно-технической конференции «Социально-экономические проблемы управления производством, создание прогрессивных технологий, конструкций и систем в условиях рынка» (Калуга, 1997).
IV Всероссийской научно-практической конференции «Образование и здоровье» (Калуга,1998).
По теме диссертации опубликовано 47 работ. На способы и методы обеззараживания и консервации получено 5 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, обсуждения полученных результатов, выводов, научно-практических рекомендаций, списка литературы и тома приложений. Объем основного текста диссертации составляет 383 страницы машинописного текста, 44 рисунков и 73 таблиц. Список объединяет литературы 781 наименований источников, из них 448 отечественных и 333 зарубежных авторов. Приложения - в отдельном томе. Объем приложения - 60 страниц.
Основные научные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:
-
Научно-практическое решение проблемы деконтаминации и консервации систем жизнеобеспечения, питьевой воды и продуктов жизнедеятельности человека в автономных условиях пребывания, с использованием аэрозольно-газовых смесей, полученных из амидов и гипохлоритов, и консервирующих составов, содержащих вещества растительного происхождения.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований новых способов деконтаминации воздуха и поверхностей с использованием летучих биоцидов.
-
Решение прикладных задач, связанных с использованием эфирных масел для предупреждения микробиологической коррозии материалов.