Ежегодно в системы водоснабжения попадают миллиарды тонн сточных вод, содержащих красители, широко используемые в текстильной, пищевой и фармацевтической промышленности. Эти вещества представляют серьезную угрозу для для окружающей среды, в том числедля здоровья растений, животных и человека.
Ггруппа исследователей из Великобритании, Китая, Кореи и Бельгии заявляет, что для решения этой проблемы необходимы новые технологии очистки, включая новую мембранную нанофильтрацию. Также необходимы законодательные акты, чтобы заставить промышленных производителей отказаться от красителей до того, как они попадут в общественные канализационные системы или водные пути.
Опубликованное сегодня в журнале Nature Reviews Earth & Environment исследование «Воздействие на окружающую среду и очистка сточных вод, содержащих красители», было написано учеными из Университета Бата, Китайской академии наук, Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства, Корейского института энергетических технологий ( KENTECH) и KU Leuven, Бельгия.
Исследование подчеркивает, что в настоящее время до 80% промышленных сточных вод, содержащих красители, образующихся в странах с низким и средним уровнем дохода, сбрасываются неочищенными в водные пути или используются непосредственно для орошения. Авторы утверждают, что это представляет собой широкий спектр прямых и косвенных угроз здоровью людей, животных и растений.
Источники сточных вод, содержащих красители, и их влияние на окружающую среду. Предоставлено: Университет Бата
Доктор Мин Се, преподаватель кафедры химического машиностроения Университета Бата (Великобритания), считает, что для борьбы с этой проблемой необходим многосторонний подход. Он говорит:
«Красители создают несколько проблем, когда они попадают в водные системы: от остановки света, достигающего микроорганизмов, которые являются основой наших пищевых цепей, предотвращения их размножения и роста, до более прямых последствий, таких как токсическое воздействие на растения, почвы, животных и люди».
«Необходимы всемирные нормативные усилия, чтобы предотвратить попадание красителей в сточные воды или другие водные системы, такие как ирригация. Учитывая сложность очистки сточных вод, содержащих красители, одним из решений мог бы стать переход от концепции централизованных или региональных методов очистки к децентрализованным и локальным методам очистки. Необходимо заставлять предприятия удалять красители из сточных вод, прежде чем они попадут в общественные системы водоснабжения».
Мовеин - первый органический синтетический краситель - был открыт в 1856 году. Это послужило толчком к созданию мировой красочной промышленности. С тех пор было синтезировано более 10 000 различных типов красителей, а годовой объем их мирового производства сегодня оценивается в 1 миллион тонн.
Красители используются в резиновой, кожевенной, бумажной, пищевой, фармацевтической и косметической промышленности, а крупнейший потребитель - текстильный бизнес - потребляет 80% производимых синтетических красителей и ежегодно образует около 70 миллиардов тонн красящих сточных вод.
Китай, Индия и Бангладеш совокупно сбрасывают около 3,5 миллиардов тонн сточных вод текстильной промышленности каждый год. Загрязнение воды усугубляется синтетическими красителями, что в свете проблем нехватки воды делает красители фундаментальной проблемой для окружающей среды.
Необработанные красители вызывают окрашивание водоемов, уменьшая количество видимого света, проходящего через поверхностный слой, что затрудняет фотосинтез водных растений и оказывает воздействие на пищевую цепь.
Микроводоросли, составляющие основу водной пищевой цепи, наиболее чувствительны к снижению фотосинтеза, страдают от задержки роста и деформации клеток при воздействии синтетического красителя. Этот эффект и сопутствующее подавление передачи энергии и питательных веществ вверх по пищевой цепи могут привести к разрушению целых водных экосистем.
Неблагоприятные эффекты также наблюдаются у рыб. Красители могут откладываться в жабрах, боковых линиях или мозге рыб, что приводит к токсикологическим последствиям, таким как нескоординированные движения, расстройство дыхания, повреждение печени и дисфункция почек. Эти эффекты не только снижают пищевую ценность рыбы для хищников, но и снижают скорость ее воспроизводства. Токсичные красители также могут биоаккумулироваться в жировых тканях рыб, создавая угрозу для здоровья людей и животных на протяжении всей пищевой цепи .
Негативное воздействие красителей обнаружено также на суше, где они нарушают баланс микробных сообществ в почве. Воздействие красителей может вызывать у людей аллергию, астму и другие заболевания, включая дерматит и расстройства центральной нервной системы, а также дисфункцию органов и повышенный риск рака.
В обзоре ученых рассматриваются различные технологии очистки сточных вод, содержащих красители, включая химические, биологические, физические и новейшие мембранные методы. Авторы отмечают, что ни один из методов не является «серебряной пулей» для удаления красителей, а некоторые перспективные методы пока технологически не готовы для примения в промышленном масштабе.
В связи с этим предлагается предпринять коллективные усилия под руководством политиков по более широкому внедрению передовых технологий с целью изменения методов обработки текстиля, чтобы свести к минимуму использование наиболее токсичных красителей. Авторы также подчеркивают потенциальный коммерческий стимул – возможности для промышленности создать новые потоки доходов от обработки, разделения и повторного использования материалов сточных вод.
Доктор Цзюян Линь из Китайской академии наук говорит:
«В этом обзоре приводятся примеры того, как мы можем уменьшить выбросы красителей на этапах производства с помощью новых методов окрашивания, бросая тем самым вызов потокам сточных вод и защищая жизни людей и окружающую среду для будущих поколений».
