3709

характеризуется фоновыми концентрациями компонентов природных вод, которые учитываются при определении качества этих вод.

На современном этапе роль антропогенной нагрузки возрастает, поэтому основной угрозой являются недостаточно очищенные городские и промышленные сточные воды, сельскохозяйственные стоки и т.д. Они являются источником увеличения в водотоках и водоемах содержания биогенных элементов, которые приводят к неестественному зарастанию водоемов, что приводит к нарушению естественного гидрологического режима.

Приоритетными компонентами загрязняющих веществ в составе сбрасываемых сточных вод для большинства бассейнов рек Беларуси являются аммоний-ион, фосфат-ион, нитрит-ион, соединения железа общего.

В целом по республике наметилась тенденция снижения содержания аммоний-иона в речных водах. Однако есть бассейны, которые по-прежнему повергаются нагрузке по данному компоненту. Так в 2017 г. превышение ПДК (0,039 мгN/дм3) содержания данного компонента было зафиксировано на р. Неман ниже г. Столбцы, на р. Березина (по всем наблюдаемым створам), р. Плисса ниже г. Жодино и на р. Свислочь. Хронологические ход колебания аммоний-иона представлен на рис.1.

Рис. 1. Динамика аммоний-иона по створам рек за период с 1994 по 2017 гг.

Наибольшее содержание аммоний-иона наблюдается на р. Свислочь. При этом с максимальное значение наблюдалось в 2003 г., после которого имеет место тенденция к снижению, хотя он и остается наибольшим по Беларуси.

Такая же картина наблюдается при рассмотрении показателя нитрит-ион. Превышения ПДК (0,024 мгN/дм3) в 2017 г. наблюдалось на р. Свислочь ниже г. Минска, р. Плисса ниже г. Жодино, р. Ясельда ниже г. Береза, р. Мухавец и р. Западный Буг (рис.2).

Река Свислочь ниже г. Минска испытывает большую антропогенную нагрузку. Ее гидрохимический режим характеризуется большой амплитудой колебания таких показателя нитрит-ион. Интервал варьирования показателей

130

фосфат-ион находится в пределах от 0,1 до 0,5 мг Р/ дм3и железа общего от 0,2 до 0,9 мг/дм3. Причиной является урбанизированность территории бассейна.

Гидрохимический режим р. Днепр испытывает неравномерность распределения по показателям: нитрит-ион (на всех створах наблюдения), фосфат-ион (на створах ниже г. Быхова, ниже г. Шклова, ниже г. Орши, ниже г. Могилева) и железо общее (ниже г. Речицы, ниже г. Шклова, ниже г. Орши) [3].

Река Ясельда ниже г. Березы испытывает неравномерную нагрузку по нитрит-иону, фосфат-иону (рис. 2, 3) и общему железу. В последние годы здесь наблюдается тенденция роста данных ингредиентов на данном створе. Связано это прежде всего с ростом промышленной мощности города, очистные сооружения которого, также требуют расширения и модернизации.

Рис. 3. Динамика фосфат-иона по створам рек за период с 1994 по 2017 гг.

Превышающие значения ПДК загрязняющих ингредиентов ниже городов свидетельствует о значительном влиянии этих городов на качество воды в поверхностных источниках. В настоящее время продолжает наблюдаться тенденция ухудшения качественного состава природных вод, вызванное

131

увеличением антропогенной нагрузки за счет увеличения концентрации биогенных элементов.

Особое внимание следует уделять рекам, на которых расположены крупные промышленные города. К таким рекам относится р. Свислочь ниже г. Минска, р. Уша ниже г. Молодечно, где наблюдаются превышения ПДК по всем приоритетным загрязняющим показателям. Также р. Ясельда ниже г. Березы, которая испытывает нагрузку по нитрит-иону, фосфат-иону и общему железу.

Выводы

При рассмотрении многолетних наблюдений гидрохимического режима рек по приоритетным загрязнениям в створах фиксируются пиковые значения. Неравномерность распределения аммоний-иона, нитрит-иона, фосфат-иона, железа общего наблюдается на реках Западная Двина, Мухавец, Неман, Сож, Уша, Березина, Днепр, Ясельда, Свислочь и Припять.

Данные наблюдений свидетельствует о необходимости проведения комплексных мероприятий по снижению поступления биогенных элементов в поверхностные воды. К таким мероприятиям могут относится строительство локальных очистных сооружений, модернизация городских очистных сооружений, научно обоснованные дозы внесения удобрений на сельскохозяйственные поля и т.д.

Литература

1.Государственный водный кадастр: Водные ресурсы, их использование и качество воды (за 2006-2017 гг.). – Минск, ЦНИИКИВР, 2018. – 172 с.

2.Постановление министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 30 марта 2015 г. № 13 Об установлении нормативов качества воды поверхностных водных объектов.

3.Волчек, А. А. Трансформация гидрохимического режима поверхностных вод Беларуси / А. А. Волчек, М.А. Таратенкова // Вестник БрГТУ. 2018. № 3. Водохозяйственное строительство. – C. 30–42.

«Брестский государственный технический университет», г. Брест, Республика Беларусь «Брестское областное управление МЧС Республики Беларусь», г. Брест, Республика Беларусь

A. A. Volchak, M. A. Taratsenkava, A. A. Shlyakhov

ESTIMATION OF THE IMPACT OF BIOGENIC ELEMENTS ON SURFACE

WATER OF BELARUS

Тhe article assesses the influence of biogenic elements on the quality of the surface waters of Belarus. The maximum permissible concentration limits for components such as nitrite ion, ammonium ion, phosphate ion and iron are common in the river basins, near which cities and large industrial centers are located

"Brest State Technical University", Brest, Republic of Belarus

"Brest Regional Department of the Ministry of Emergency Situations of the Republic of Belarus",

Brest, Republic of Belarus

132

УДК 378

С. В. Воронин, И. Л. Скрипник

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РАЗМНОЖЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В ТОЛЩЕ ФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БЕТУЛИНА

В статье рассматриваются микробиологические свойства бетулина которые оценивались по результатам определения бактерицидного действия бетулина в комбинации бетулина с углеродными сорбентами. Также описывается изучение бетулина для защиты фильтров питьевой воды от размножения в них бактерий и грибов

Разработка системы очистки воды от токсичных примесей для небольших групп населения представляет практический интерес для сохранения их здоровья и благополучия. В настоящее время жители многих регионов страны не имеют доступа к качественной питьевой воде.

На основе углеродных сорбентов разработаны и нашли широкое применение малогабаритные индивидуальные или магистральные фильтры, обеспечивающие очищение питьевой воды, с показателями загрязнений ниже предельно допустимых концентраций. Введение технологии серебрения графита позволяет предотвратить размножение микроорганизмов в толще самого фильтра. Серебро - это тяжелый металл. Серебро имеет класс опасности 2, т.е. "высокоопасное вещество". Серебро, представляющее собой вид тяжелых металлов, медленно выходит из организма и может накапливаться. При длительном его накоплении может произойти отравление серебром [1]. Поэтому задача замены серебра при изготовлении фильтров является весьма актуальной. Известно, что растительный стероид бетулин помимо биологически-активного влияния на здоровье человека, также обладает биоцидными свойствами. Известно, что бетулин оказывает противовоспалительное, противомикробное, противовирусное, противогрибковое, противоопухолевое противораковое действия. Поэтому представляет практический интерес изучить применение бетулина для защиты фильтров питьевой воды от размножения в них бактерий и грибов. Кроме того, бетулин является возобновляемым растительным сырьем.

Для фильтрации воды и удаления токсичных примесей широко применяют углеродные сорбенты с высоко развитой поверхностью. Для предотвращения развития в толще фильтра микроорганизмов используют йодсодержащие и серебросодержащие компоненты. Серебро является дорогостоящим металлом и его применение удорожает стоимость сорбента. На один кг углеродного сорбента требуется 17,5 г. азотнокислого серебра (в котором 12 г. чистого серебра). Кроме того, использованные фильтры выбрасываются на помойку и это серебро навсегда выводится из оборота.

Поэтому появляются новые нетоксичные биоцидные вещества, которые рекомендуются для замены серебра, например, фуллерен. Но на сегодняшний день фуллерены производят в ограниченном количестве, которые используют

133

для научных целей и в ближайшие годы, несмотря на их эффективность, но высокую стоимость, вряд ли составят конкуренцию серебру.

В последнее время всё большее внимание исследователей привлекают природные биологически активные соединения. Одну из лидирующих позиций в них занимает бетулин и на его основе производные. Бетулин не обладает аллергенным, канцерогенным, кожнораздражающим, кумулятивным, мутагенным, сенсибилизирующим и эмбриотоксическим действием.

Микробиологические свойства бетулина оценивали по результатам определения бактерицидного действия бетулина и в комбинации бетулина с углеродными сорбентами.

Для определения бактерицидного действия вышеперечисленных веществ применялась капельная методика. Подсчет колоний производился в каждой капле отдельно. Результаты приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Влияние бетулина на развитие микроорганизмов

Полученные результаты показали, что бетулин (табл. 1) обеспечил снижение количества тестируемых микроорганизмов. При совместном действии бетулина и сорбента (табл. 2) происходило увеличение антимикробного действия - отсутствовал рост Е.сoli, В.сеreus; наблюдалось уменьшение количества S.aureus и Р.аеruginosa.

Бактерицидная активность наибольше проявляется при одновременном использовании бетулина и углеродного сорбента. Благодаря этому неожиданному эффекту бетулин можно рекомендовать в качестве антимикробного покрытия при изготовлении углеродных фильтров. Сорбент можно использовать индивидуально при содержании бетулина 1÷5 %, а также в сочетании с серебром, при его дополнительном уменьшенном содержании на поверхности сорбента от 0,1 до 1 %.

134

Было изучено влияние концентрации колоний (С·103КОЕ/мл) Escherichia coli в зависимости от природы, концентрации сорбента и времени проведения

испытаний. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 3

Концентрация колоний (С·103 КОЕ/мл)

Исходный сорбент не влияет на размножение бактерий.

Использование бетулина, содержащего сорбент снижало титр микроорганизмов на порядок, также, как сорбентом с серебром. Поэтому его можно рекомендовать для фильтров доочистки воды, как возобновляемое и более дешевое сырье [2].

На основе углеродных сорбентов (активного угля и/или вспененного графита) с применением растительного биоцидного продукта бетулина получена композиция для изготовления фильтров по доочистке питьевой воды [3, 4].

Применение бетулина при нанесении на вспененный графит повышает его способность подавлять размножение Escherichia coli. При концентрации 0,5÷1 % бетулина на поверхности сорбента обеспечиваются биоцидные свойства фильтра в процессе эксплуатации.

Снижение стоимости фильтров для доочистки воды можно сделать за счет использования природного (из коры березы), нетоксичного, более дешевого, чем серебро, биоцидного возобновляемого растительного сырья - бетулина.

Литература

1.М. А. Пименова, И. Л. Скрипник, С.В. Воронин. Учет показателей пожарной опасности при назначении их класса опасности // Актуальные вопросы совершенствования инженерных систем обеспечения пожарной безопасности объектов: сборник материалов V Всероссийской научно-практической конференции, Иваново, 19 апреля 2018 г. - Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2018. – с. 361-365.

2.Балабанов В. А., Парсакова Г. И., Скрипник И. Л. Учебно-методическая база, обеспечивающая подготовку обучающихся в вузе МЧС России к оказанию первой помощи пострадавшим в чрезвычайной ситуации // Сборник материалов IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Новое слово в науке: стратегии развития. Чебоксары, 2018. с. 38-41.

3.Савельев Д. В., Скрипник И. Л., Воронин С. В. Обеспечение безопасности населения от воздействия опасных экологических факторов и используемые при этом средства защиты // Периодический теоретический и научно-практический журнал. Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Том 23, № 3 – 2018. с. 53-57. (РИНЦ)

4.Савельев Д. В., Скрипник И. Л., Воронин С. В. Экологическая обстановка в мегаполисах и ее влияние на уровень здоровья молодых людей // Периодический теоретический и научно-практический журнал.

135

Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. Том 23, № 3 – 2018. с. 61-64. (РИНЦ)

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России

PREVENT THE REPRODUCTION OF MICROORGANISMS IN THE THICKNESS OF THE FILTER FOR PURIFICATION OF DRINKING WATER WHEN USING BETULIN

The article deals with the microbiological properties of betulin which were evaluated by the results of determining the bactericidal action of betulin and in combination with betulin carbon sorbents. It also describes the study of betulin to protect drinking water filters from the reproduction of bacteria and fungi in them

S. V. Voronin, I. L. Skrypnyk

Saint-Petersburg University of state fire service of EMERCOM of Russia

УДК614.8.084

З. А. Аврамов, А. В. Переславцев, О. М. Холодов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В статье рассматриваются идеи выдающихся ученых-экологов современности призванные через познание законов биосферы видоизменить ее в интересах человека с минимальными негативными последствиями

Экология, как наука, имеет свои законы, которые объясняют влияние экологических факторов на организм. Если они благоприятны, за исключением одного, то именно от его и зависит дальнейшая жизнедеятельность, так как ограничивает условия жизни. Это было установлено для урожайности растений Ю. Либихом. В современной формулировке этот закон минимума звучит так: благополучие любого организма зависит от самого слабого звена в цепочке необходимых для него экологических потребностей. Сейчас лимитирующих факторов жизни много, например, одним из них является качество воды, не соответствующее экологическим требованиям [1, с. 513].

Для поддержания нормальной жизнедеятельности важно знать и закон толерантности: любой живой организм имеет определенный, эволюционно унаследованный верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к экологическому фактору среды. Закон был введен американским зоологом В. Шелфордом, через 70 лет после Либиха. Он также определяет условия здоровья человека и закономерности распределения организмов в природе. Даже единственный фактор за пределом зоны оптимума приводит к стрессовому состоянию организма, а за пределами устойчивости – к его гибели. Любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим фактором среды. Например, избыток пищи для человека вреден, так как нарушает обмен веществ и отрицательно влияет на здоровье [2, с. 82].

136

На организм всегда действует сложный комплекс окружающих условий, оптимум и границы выносливости к каждому из них зависят от уровня других. В естественных условиях экологический оптимум не представляет собой сочетание всех факторов в лучшем значении, так как устанавливаются особые взаимодействия, когда влияние одного из факторов может усиливать или ослаблять действие другого.

Человек, вмешавшись в деятельность природы, создав техносферу, которая являясь чуждой для экологии, поставил себя, всю сферу своей жизнедеятельности в зависимость от экологических испытаний.

Почва со временем истощается в результате накопления в ней тяжелых металлов, опасных химических веществ. Растения усваивают в себя это в следствии концентрационных функций, а в последствии по цепочке «растение- животные-человек» воздействуют негативно на человека. Борясь с вредителями растений ученые создавали различные препараты. Так был создан препарат ДДТ, который показал свою эффективность в борьбе с вредителями. Однако последующее его применение создало новую проблему с угрозой, как для человека, так и для животных. ДДТ не разлагается в почве имеет кумулятивный эффект с накоплением в живых организмах и развитием болезней[3, с. 264]. Последствия непродуманного применения этого и других препаратов истощают и химически загрязняют почву, водоносные слои, через выветривание изменяют структурный состав и качество воздуха. И это касается больших территорий практически на всех континентах земли. Природа на все это отвечает нездоровым климатом и другими катаклизмами.

В экосистемах функционально все взаимосвязано, изменение одного из показателей среды ведет к активному изменению внутреннего динамического равновесия экосистемы, как отметил Н. Ф. Реймерс. Его закон функционального гласит: динамическое качество экосистемы взаимосвязано с веществом, энергией и информацией и при изменении любого из перечисленных показателей неизбежно воздействует на функциональноструктурное количественное и качественное ее изменение.

Дополнив этот закон Ле-Шателье предположил, что при внесении изменений в среду в природе запускаются цепные реакции, преследующие формирование иных, новых природных систем с образованиями, которые могут вызвать необратимые процессы. Эти закономерности также действуют и на уровне организма [1, с. 514].

Оптимальное функционирование организма зависит от качества всех составляющих компонентов среды, а также и состояния его регулирующих и координирующих механизмов. Гомеостаз у человека проявляется через относительное динамическое постоянство состава крови, лимфы, тканевой жидкости. Регуляторные механизмы поддерживают физиологические функции кровообращения, дыхания, обмена веществ, терморегуляции. Но границы гомеостаза могут меняться в зависимости от индивидуальных и возрастных особенностей. Постоянство внутренней среды важно для нормального функционирования и здоровья [2, с. 68]. Любое изменение факторов

137

окружающей среды вызывают изменение во внутренней среде организма, что обязательно сопровождается цепными реакциями на всех уровнях организации: молекулярном, клеточном, тканевом и в системах органов с целью поддержания гомеостаза. Даже незначительные изменения одного показателя могут послужить причиной отклонений других.

Вследствие единства организма и среды под влиянием воздействующих факторов в течение жизни формируются ответные реакции и уровень жизнедеятельности организмов. Состояние здоровья человека с учетом вышеназванных закономерностей и наших исследований создается на следующей основе: уровень благополучия жизнедеятельности любого организма зависит от совокупности факторов внешней и внутренней среды.

Человек, компетентный и учитывающий законы природы в своем образе жизни, может сделать для своего благополучия гораздо больше, чем любое медицинское учреждение. Но для этого требуются соответствующие знания, тип мышления, определенного уровня интеллект, экологическая культура.

Литература

1.Корякина Е. А., Сафин А. М., Холодов О. М. Экологическое воспитание студентов в современных экономических условиях / VI Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Медико-биологические и педагогические основы адаптации, спортивной деятельности и здорового образа жизни». – Воронеж: ВГИФК, 2017. – С. 511-516.

2.Сотникова М. А., Корякина Е. А., Кубланов А. М., Сафин А. М., Холодов О. М. Экология. – Воронеж: Научная книга. – 2018. – 148 с.

3.Чабала Л. И. Адаптация организма к факторам среды на уровне генетических и других систем / Моделирование систем и информационные технологии: Межвузовский сборник научных трудов. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2005. – С. 263-266.

Воронежский государственный технический университет Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора

Н.Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж

Z.A. Avramov, A. V. Pereslavtsev, O. M. Holodov ENVIRONMENT LAWS LIFE ACTIVITY

The article considers ideas of eminent contemporary environmentalists who want to solve problems of scientific cognition of biosphere’s organization laws, its transformation under the human activity’s influence and the role of people in accelerated development of noosphere

Voronezh state technical University

Military educational and scientific center of air force «Air force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and U. A. Gagarin», Voronezh, Russia

138

УДК 669.046.53; 666.3-128

М. В. Кузнецов

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДАТЧИКАХ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ГАЗОВ

В работе была исследована газочувствительность шпинельных и орторомбических ферритов (NiFe2O4, CoFe2O4 и LaFeO3, соответственно), а также никель-цинковых станнатов Zn2−xNixSnO4 (x=0, 0.8) и ряда замещенных титаном оксидов переходных металлов, полученных в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Данное сообщение является одним из первых в практике использования порошков продуктов СВС с точки зрения их газочувствительности. Отклики материалов на присутствие газов (этанола, аммиака, пропана, СО, этана, этена) в атмосфере были исследованы при различных рабочих температурах. Хорошие показатели газочувствительности были обнаружены при исследованиях кубических никель-цинковых станнатов. а также ортоферрита лантана с превосходной селективностью по отношению к этанолу

Высокотемпературные процессы получения сложных оксидных материалов путем использования самоподдерживающихся реакций горения в настоящее время рассматриваются как самостоятельное научное направление в рамках теории и практики процессов горения и современного материаловедения. В представленной работе различные порошковые композиции простых оксидов с частичным замещением базового металла, а также сложные оксиды, полученные в результате осуществления высокотемпературных реакций горения, были использованы для в качестве рабочих материалов для изготовления датчиков различных потенциально опасных газов. Процессы взаимодействия компонентов были проведены на воздухе в одну стадию с использованием шихтовых составов, содержащих в стехиометрических соотношениях порошки соответствующих металлов в качестве горючего и их оксидов – в качестве разбавителей. Горение осуществлялось с использованием только конденсированных внутри реакционных окислителей (перхлоратов или пероксидов щелочных или щелочноземельных металлов) без какого-либо дополнительного подвода энергии к реагирующей системе. В ряде случаев проводилась дополнительная высокотемпературная обработка синтезированных оксидов (800-11000С) исходя из требований конкретного технологического процесса. Следует подчеркнуть, что процессы горения с применением вышеописанных схем не предполагают получения наноразмерных порошковых материалов в качестве продуктов взаимодействия. После дробления спеченных агломератов образуются только микроразмерные порошки. В связи с чем все полученные результаты по газочувствительности для данной категории материалов относятся к порошкам микронных размеров.

139