Комплексные проблемы техносферной безопасности. Научный и практический подходы к развитию и реализации технологий безопасности

Рис. 1. Модель исследуемой почвы

Рассматривалась модель почвы с пропашными культурами, состоящая из верхнего слоя торфа, глубиной 2 м и нижний слой песка, глубиной 3 м.

Расчёты производились для почвы с различным УГВ: 0 м, 0,4 м, 0,8 м. Уравнение теплопроводности [10, 11, 12], описывающей распространение

тепла по системе, легло в основу математической модели:

„С† ‡‚ = K ˆ‡u‚ + ‡u‚ + ‡u‚Œ

‡n ‡‰u ‡Šu ‡‹u ,

где ρ − плотность, Cp − теплоемкость, k − теплопроводность, T – температура, − гамильтониан.

Граничными условиями являются:

1.На поверхности почвы задавался поток теплоты, равный среднемесячному потоку солнечного излучения, падающего на единицу площади горизонтальной поверхности.

2.На нижней поверхности почвы температура считалась постоянной и равной 9,1 0C [13], равной средней годовой температуре воздуха над поверхностью [14].

3.Так же учитывался− (−KконвективныйŽ) = 0 теплообмен, условие которого записывается в виде [10]: .

4.На боковых границах пренебрегаем теплопередачей и устанавливаем условие теплоизоляции.

5.Испарение с поверхности почвы находим как изменение внутренней энергии воды при испарении, используяl = •S −формулу•oŽ,

где L – удельная теплота парообразования, m – масса испарившейся воды, ν – количества вещества испарившейся воды, T – температура воздуха, R – молярная газовая постоянная.

370

Взависимости от свойств почвы на глубине от 35 см до 1 м суточные колебания температуры почв ы затухают [17]. На графике для почвы без осушения колебания температуры практически не наблюдаются на глубине около 1 м, а для осушенной почвы это происходит на глубине около 80 см.

Вслое почвы без о сушения колебания температуры н ачинают происходить на глубине примерно 2,5 м – температура равномерно возрастает с приближением к поверхности. На глубине 2,5 м в исследуемой модели лежит слой постоянной температуры. На глубине около 20 см в отдельные дни наблюдаются скачки температуры, что связано с инертностью процесса нагревания почвы.

При снижении УГВ на 0,8 м колебания температуры атмосферного воздуха начинают существенно оказывать влияние на температ уру почвы уже на глубине нахождения верх него уровня воды в почве. В целом температура осушенного слоя почвы становиться выше за счёт меньшей удельной теплоёмкости воздуха по сравнению с теплоёмкостью воды, которой были заполнены капилляры почвы до осушения.

Всвязи с невозможностью аналитической аппроксимации функции распределения температуры от глубины для нахождения энер гии выделенного объёма почвы, применяем численные методы, используя фо рмулу внутренней

Энергия всей систе мы будет численно равна сумме энергий её слоёв. В нашем случае, согласно п ервому началу термодинамики, внут ренняя энергия U будет равна количеству теплоты Q, которое содержит почва [ 16]. Сезонный ход внутренней энергии для осушенных и не осушенных земель представлен на рис. 4:

Рис. 4. Зависимость внутренней энергии слоя почвы п о месяцам

Полученные резуль таты позволяют сделать вывод о том, что вода при осушении болот уносит с собой количество энергии порядка 1011 Дж с 1 м2 или 107 Дж с га. Если предпо ложить, что Полесье, площадь которого составляет

372

около 5 млн га [3], осушено полностью, то количество теплоты, теряемой почвой региона за вегетационный период будет порядка 1017Дж.

Для сравнения два блока Белорусской АЭС при проектной мощности 1110 МВт [19] будут вырабатывать приблизительно 7·1016 Дж энергии в год.

Именно уменьшение средней теплоёмкости почвы ведёт к снижению количества энергии, аккумулируемой почвой, и приводит к поздним заморозкам весной и ранним осенью, что наблюдается на территории Полесья.

Учёт полученных результатов может быть использован при разработке аналогичных территорий.

Данная работа носит оценочный характер и предполагает исследования других видов почв и суммарной оценки теплопотерь Полесья в целом.

Литература

1.Марчик, Т. П. / Почвоведение с основами растениеводства : учеб. пособие / Т.

П.Марчик, А. Л. Ефремов – Гродно : Изд-во ГрГУ, 2006. – 249 с.

2.Почвоведение / О.В. Кормилицина [и др.] ; под общ. ред. В. А. Рожкова. – М.: Лесная промышленность, 2006. – 272 с.

3.Природообустройство Полесья : монография : в 4 кн. / под общ. науч. ред. Ю. А. Мажайского [и др.]. – Брест; Ровно; Варшава; Рязань: Мещерский филиал ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова, 2019. – Кн. 1. – Т. 2. – 503 с.

4.Хабутдинов, Ю. Г. Учение об атмосфере: учебное пособие / Ю. Г. Хабутдинов, К. М. Шанталинский, А. А. Николаев. – Казань: гос. ун-т, 2010. – 257 с.

5.Шеин, Е. В. Курс физики почв / Е. В. Шеин. – М., 2005. – 330 с.

6.Хворова, Л. А. Численное моделирование составляющих теплового режима почв Алтайского Приобья / Л. А. Хворова, А. В. Жариков // Журнал Известия АГУ. – 2013. – № 1. – Т. 1. – С. 126–130.

7.Болотов, А. Г. Измерение температуры почвы с помощью технологии 1-Wire / А. Г. Болотов // Вест. Алтайского гос. аграрного ун-та. – 2012. – № 11. – С. 29–30.

8.CS230 Temperature Profiler. Revision: 4 /17 : instruction manual // Campbell Scientific [Электронный ресурс]. – Режим доступа: cs230.pdf (yandex.by). Дата доступа: 14.02.2021.

9.Определение профильного распределения температуры почвы на основании температуры ее поверхности / Е. В. Шеин [и др.] // Журнал Земледелие. – 2018. – № 7. – С. 26–29.

10.Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. ‒ М.: Изд-во МГУ. – 1999.

11.Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур / Р. А. Полуэктов [и др.]. – СПб. : Изд-во С-Петерб. ун-та, 2006. – 799 с.

12.Хворова, Л. А. Динамическое моделирование и прогнозирование в агрометеорологии / Л. А. Хворова, А. Г Топаж – Барнаул : Изд-во Алтайского гос. ун-та, 2010. – 262 с.

13.WeatherOnline Ltd. - Meteorological Services [Электронный ресурс]. – Режим доступа: Temperature - Brest - Climate Robot Belarus (weatheronline.co.uk). – Дата доступа: 10.12.2020.

14.Зубащенко, Е. М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учеб.- метод. пособие. В 2 ч. / Е. М. Зубащенко, В. И. Шмыков, А. Я. Немыкин, Н. В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – Ч.1. – 183 с.

15.Дульнев, Г. Н. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена / Г. Н. Дуль-нев, В. Г. Парфенов, А. В. Сигалов. – М.: Высшая школа, 1990. – 208 с.

373

16.Борушко, В. В. К вопросу о влиянии осушения на тепловой режим мелиорированных земель Белорусского Полесья / В. В. Борушко, А. А. Волчек, В. И. Гладковский // Актуальные проблемы наук о земле: использование природных ресурсов и сохранение окружающей среды: сб. материалов междун. науч.-практ. конф., посвящённой Году науки в Республике Беларусь 25 – 27 сентября : в 2 ч. / БрГУ имени А. С. Пушкина. – Брест, 2017. – Ч. 2.

–С. 6–9.

17.Горбылёва, А. И. Почвоведение с основами геологии: учеб. пособие / А. И. Горбылёва, Д. М. Андреева, В. Б. Воробьёв, Е. И. Петровский. – Мн.: Новое знание, 2002. – 480 с.

18.Кингсеп, А. С. / Основы физики. Курс общей физики. учебник. в 2 т. / А. С. Кингсеп, Г. Р. Локшин, О. А. Ольхов ‒ М. : Изд-во ФИЗМАТЛИТ, 2007. ‒ Т.1. – 704 с.

19.РУП БЕЛОРУССКАЯ АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: РУП «Белорусская атомная электростанция» - Производственные показатели (belaes.by). – Дата доступа: 10.12.2020.

Брестский государственный технический университет, Республика Беларусь

A. A. Volchak, V. V. Barushka

ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF DRYING ON THE THERMAL

REGIME OF POLESIA SOILS

The water discharged during draining carries away part of the heat, which affects the temperature regime of these territories. An attempt is made in this work to assess the change in the internal energy accumulated by soils in the process of their draining.

Brest State Technical University, Republic of Belarus

УДК 616-036.2 (470.324)

Л.Е. Механтьева, М. В. Перфильева, Е. А. Раскина, А. А. Дорохина,

М.С. Пегусов, В. В. Серикова

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КИШЕЧНЫХ ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

На территории Воронежской области воздействие вредных природно-клима- тических факторов связано с формированием неблагополучной эпидемиологической обстановкой, распространением кишечных инфекционных болезней. Своевременное принятие управленческих решений, осуществление противоэпидемических мероприятий обеспечивает предупреждение возникновения и распространения инфекционных заболеваний с фекально-оральным механизмом передачи инфекции. В статье представлены данные природно-климатической обстановки Воронежской области, состояния централизованного и нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, качества питьевой воды и обзор эпидемиологической структуры кишечных инфекционных заболеваний в период с 2017 по 2019 годы.

Актуальность работы. Интенсивность научно-технического развития общества за последнее десятилетие во многих государствах привела к ежегодными крупномасштабным катастрофам, природным стихийным бедствиям, в ре-

374

зультате которых погибло более 1 млрд. людей, а также нанесено экономического ущерба, превышающего 750 млрд. долларов [1, 2].

Обращаясь к данным мировой статистики (оценка ООН), мы видим, что основное воздействие, влекущее за собой 70 % экономических мировых потерь от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, приходится на экстремальные гидрометеорологические факторы [3, 4]. На территории Воронежской области преобладает такое гидрометеорологическое неблагоприятное явление, как весеннее половодье, которое приводит к затоплению жилых строений, близлежащих населенных пунктов, поражениям сельскохозяйственных угодий. Вытекающие из этого разрушения инфраструктуры, ухудшения состава водной среды и почвы, системы питьевого водоснабжения, условий жизнедеятельности людей способствуют осложнению санитарно-гигиенической обстановки и создают предпосылки к распространению массовых инфекционных заболеваний. Если обратиться к статистике, предоставленной Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), то около 50 % людей, находящихся в зоне ЧС подвергается угрозе инфекционного заболевания, в следствии эпидемиологических осложнений по 192 нозологическим формам инфекционных патологий [5, 6]. Поэтому особенно в весенне-летний период в Воронежской области остро стоит вопрос о необходимости обеспечения санитарно-эпидемиологи- ческой безопасности населения

Цель. Целью научной-исследовательской работы выступает оценка воздействия неблагоприятных гидрометеорологических явлений на эпидемический процесс кишечных инфекционных болезней с фекально-оральным механизмом передачи инфекции и эффективности проведения мероприятий по противоэпидемической безопасности населения на территории Воронежской области.

Задачи. Основными задачами исследования являлись:

1.Оценка состояния природно-климатической обстановки на территории Воронежской области за период с 2017 по 2019 годы.

2.Оценка качества питьевой воды и состояния водных объектов в местах водопользования в данном регионе за 3-летний период.

3.Изучение эпидемиологической структуры кишечных инфекционных заболеваний с преимущественным фекально-оральным механизмом передачи в Воронежской области.

Материалы и методы исследования. При проведении исследования были использованы следующие источники информации: данные мировой статистики Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), государственной статистики по Воронежской области и Воронежского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, материалы Роспотребнадзора, Центра гигиены

иэпидемиологии в Воронежской области, доклады о состоянии санитарноэпидемиологического благополучия населения и окружающей среды на территории Воронежской области за 2017-2019 годы [7, 8].

375

Вработе применены методы обобщения и ретроспективного анализа информации и статистических наблюдений. Статистическую обработку результатов исследования выполняли при помощи программы «Statistica 5,0».

Результаты и их обсуждение. Угроза появления нестабильного эпидемического положения обоснована воздействием природно-климатических факторов на территории Воронежской области [7, 8]. Климатические особенности региона характеризуются постоянным западным переносом воздушных масс, обильным и неравномерным выпадением осадков в различных районах области, неравномерным увлажнением почвы, разнородностью рельефа поверхности территории. Совокупность все факторов создает предпосылки возникновения неблагоприятной санитарно-эпидемиологической обстановки в области и формирования рисков для здоровья населения, проживающего на данной территории [7, 9].

Врезультате анализа и оценки данных статистической отчетности об использовании воды на территории региона за 2017 – 2019 годы было отмечено ухудшение состояния водных объектов в местах водопользования. Выявлено увеличение количества слабо очищенных сбрасываемых сточных вод в поверхностные водные объекты региона на 0,42 млн м3 по сравнению с предыдущим

годом. Объем сброса чистых вод, подвергшихся очистке, снизился на 15,78 млн м3/ год по сравнению с 2017 годом [7, 8].

Количество загрязняющих веществ сточных вод, поступающих в реку Дон и Воронежское водохранилище увеличилось на 5.17 % по сравнению с 2018 годом. В летнее время года на качество воды открытых водоемов оказывают отрицательное влияние, во-первых, сложившаяся природноклиматическая обстановка; во-вторых, недостаточная эффективность системы обеззараживания на очистных сооружениях. В результате, по санитарнохимическим и микробиологическим параметрам качество воды открытых водоемов 2-й категории, используемых для рекреационных целей, за последние три года достоверно ухудшилось на 2,1 % и 7,0 % соответственно [7, 9].

По данным Роспотребнадзора по Воронежской области, зарегистрировано ухудшение качества питьевой воды нецентрализованного водоснабжения по микробиологическим характеристикам, удельный вес проб воды, не соответствующий гигиеническим нормативам, повысился на 2,1 % по сравнению с 2017 годом, на данный момент составляет 8,3 %. Использование преимущественно сельскими жителями питьевой воды из источников нецентрализованного водоснабжения и обеспеченность населения недоброкачественной питьевой водой увеличивает риск заражения инфекционными заболеваниями с водным путем передачи возбудителя [7, 8].

Состояние питьевой воды централизованного водоснабжения с 2017 года по санитарно-химическим показателям ухудшилось, удельный вес проб воды, не соответствующий санитарным требованиям, возрос на 0,7 % с 35,5 % в 2017 году до 36,2 % в 2019 году. Данное отклонение от нормативов и связано с природными геохимическими факторами, загрязнением подземных вод факторами

376

человеческой деятельности, недостаточно эффективной очисткой вод от химических веществ (нитратов, сульфатов, солей аммония), изношенностью водопроводных сетей, что определяет высокий риск возникновения вспышек инфекционных болезней и их дальнейшего распространения [7, 9].

Для изучения эпидемиологической структуры инфекционных заболеваний с путем передач преимущественно фекально-оральным механизмом была проведена оценка заболеваемости на территории Воронежской области за последний 3 года. В результате исследования, выявили, что в регионе нестабильная эпидемиологическая ситуация по заболеваемости острыми кишечными инфекциями (ОКИ), которая характеризуется ростом показателя заболеваемости на 100 тыс. населения с 249,25 в 2010 году до 353,2 в 2014 году. С 2015 года выявлена тенденция к снижению кишечных болезней до 345,4 в 2019 году.

Больше половины в структуре кишечных инфекций в 2019 году отведено ОКИ неустановленной этиологии (53,7 %). Удельный вес ОКИ установленной этиологии составляет 38,5 %; сальмонеллеза – 6,1 %; дизентерии - 0,3 %; вирусного гепатита А (ВГА) - 1,1 %. Эпидемический процесс острого вирусного гепатита А (ОВГА) на территории Воронежской области цикличен, выделяются периоды спада и подъема. Анализ динамики заболеваемости показал увеличение показателя ОВГА на 6,2 %. Динамика заболеваемости сальмонеллезом характеризуется периодическими подъемами. За последние 3 года отмечена тенденция увеличения показателя заболеваемости сальмонеллезом, с преобладанием инфекции, вызванные сальмонеллами группы Д [7, 8].

Впериод с 2017 по 2019 год отмечается рост ОКИ вирусной этиологии, удельный вес ротавирусной инфекции составил 53,4 %, носовирусной инфекции - 42,2 %. Благодаря наличию разнообразных путей передачи заболеваний, например, контактно-бытовой, водный и пищевой, происходит увеличение распространения и поддержание эпидпроцесса ОКИ, ОВГА, сальмонеллеза на территории региона [7, 9].

Природно-очаговые инфекции являются одной из основных проблем в сложившейся на территории Воронежской области эпидемиологической обстановки. Постоянно отмечается рост уровня заболеваемости иксодовым клещевым боррелиозом на 33,9 % по сравнению с 2017 годом.

Ввесенне-летний период активизации клещей и их дальнейшему распространению способствуют благоприятные природно-климатические условия (теплая зима, влажное прохладное лето) [7, 8].

Благодаря эффективному межведомственному взаимодействию службы Ростпотребнадзора, департамента здравоохранения и органов исполнительной власти Воронежской области по вопросам обеспечения санитарноэпидемиологического благополучия населения проходит реализация профилактических и противоэпидемических мероприятий на территории области. В 2019 году было принято органами и учреждениями Ростпотребнадзора ряд важных решений, направленных на обеспечение населения доброкачественной питьевой водой

377

путем ремонта водопроводных сетей, перебуривания артезианских скважин, строительства объектов водоснабжения в 14-ти населенных пунктах [4, 5].

Также была организована консультативно-методическая помощь управлением Ростпотребнадзора по Воронежской области и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» с учетом согласования с департаментом здравоохранения по вопросам обеспечения эпидемиологического благополучия и предупреждения массового распространения инфекционных заболеваний.

Для предотвращения эпидемических рисков ежегодно осуществляется проведение иммунизации против брюшного тифа с учетом календаря профилактических прививок, данное мероприятие обеспечивает отсутствие заболеваемости в регионе на протяжении определенного промежутка времени (календарный год). Охват вакцинацией в 2019 году составил 598 человек [7].

Единичные случаи возникновения туляремии в области обусловлены проведением профилактической вакцинации против инфекции 22914 лицам, проживающим на территориях энзоотических туляремии. Проведение акарицидных обработок от клещей на территориях общей площадью более 900 га снижает процент распространения природно-очаговой инфекции в Воронежской области [7].

Выводы. На формирование неблагоприятной санитарно-эпиде- миологической обстановки на территории Воронежской области большое влияние оказывают природно-географические, климатические условия и антропогенные факторы. Это сопровождается длительным существованием природноочаговых инфекций, низким качеством системы хозяйственно-питьевого водоснабжения и открытых водных объектов, фоновым уровнем эпидемической напряженности по кишечным инфекциям с фекально-оральным механизмом передачи возбудителя.

Увеличение доли проб питьевой воды, не соответствующей гигиеническим нормативам, по микробиологическим показателям, ухудшение качества воды водоемов по санитарно-гигиеническим и микробиологическим показателям, загрязнение питьевой воды химическими соединениями, некачественная водоочистка являются предпосылками к распространению инфекционной заболеваемости с преимущественным водно-пищевым путем передачи инфекции и возникновению неблагополучия по природно-очаговым заболеваниям. Реализация проведения противоэпидемических и санитарно-гигиенических мероприятий, тесное взаимодействие санитарно-эпиде-миологической службы, департамента здравоохранения и органов исполнительной власти способны обеспечить недопущения массового распространения инфекционных болезней среди населения и существование стабильной эпидемиологической обстановки на территории Воронежской области.

Литература

1. Механтьева Л. Е. Анализ воздействия техногенных факторов окружающей среды на здоровье населения на территории Воронежской области / Л. Е. Механтьева, М. В. Перфиль-

378

ева, Т. А. Степанова, И. С. Каратеева, А. С. Черниговская // Гигиенические и экологические аспекты профилактики заболеваемости на региональном уровне. Сборник научных статей V межвузовской науно-практ. конференции, посвященной 75-летию победы в ВОВ. – Воронеж:

ООО«Цифровая полиграфия», 2020. – С. 47 – 52.

2.Механтьева Л. Е. Особенности организации медицинской помощи пострадавшим при ликвидации последствий пожаров в Воронежской области / Л. Е. Механтьева, М. В. Перфильева, А. И. Дронова, В. В. Минакова Е. А. Раскина // Комплексные проблемы техносферной безопасности. Кампания «Мой город готовится»: задачи, проблемы, перспективы. Сборник статей по материалам XVI Международной научно-практической конференции. Воронеж, 2020. – С. 369-372.

3.Механтьева Л. Е. Медико-санитарное обеспечение при наводнении на Дальнем Востоке / Л. Е. Механтьева, М. В. Перфильева, Е. А. Раскина, А. А. Абрамян, А. В. Силкин // Комплексные проблемы техносферной безопасности. Кампания «Мой город готовится»: задачи, проблемы, перспективы. Сборник статей по материалам XVI Международной научнопрактической конференции. Воронеж, 2020. – С. 372-374.

4.Курганова О. П. Районирование территории Амурской области по риску заболеваемости актуальными ОКИ с возможной реализацией водного пути передачи / О.П. Курганова //Дальневосточный журнал инфекционной патологии. – 2015. - № 29. - С. 26-32.

5.Гайдукова Е. П. Эпизоотолого-эпидемиологическая ситуация по туляремии на территории Воронежской области / Е. П. Гайдукова, А. И. Жукова, Д. А. Квасов // Сборник статей по итогам региональной конференции, посвященной 95-летию санитарноэпидемиологической службы России. Воронеж, 2017. – С.114 – 117.

6.Чемодурова Ю. В. Распространенность маркеров парентеральных вирусных гепатитов в Воронежской области / Ю. В. Чемодурова, Т. Н. Ситник // Сборник статей по итогам региональной конференции, посвященной 95-летию санитарно-эпидемиологической службы России. Воронеж, 2017. – С.109 – 114.

7.Доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Воронежской области в 2019 году» – Воронеж: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Воронежской области, 2020 – 200 с.

8.Доклад о состоянии окружающей среды на территории Воронежской области в 2019 году. – Воронеж: Центр духовного возрождения Черноземного края, 2020. – 256 с.

9.Механтьева Л. Е. Актуальные вопросы обеспечения эпидемиологической безопасности на территории Воронежской области / Л. Е. Механтьева, М. В. Перфильева, Е. А. Раскина // Сборник: Безопасность – 2020. материалы IV Межрегиональной научно-практической конференции. Волгоград, 2020. – С. 8-12.

Воронежский государственный медицинский университет имени Н. Н. Бурденко, Россия

L.E. Mekhantieva, M. V. Perfil'eva, E. A. Raskina, A. A. Dorokhina,

M.S. Pegusov, V. V. Serikova

MODERN TRENDS IN THE DEVELOPMENT OF THE EPIDEMIC PROCESS OF INTESTINAL INFECTIOUS DISEASES IN THE VORONEZH REGION

On the territory of the Voronezh region, the impact of harmful natural and climatic factors is associated with the formation of an unfavorable epidemiological situation, the spread of intestinal infectious diseases. Timely management decisions, the implementation of anti-epidemic measures ensure the prevention of the emergence and spread of infectious diseases with the fecal-oral mecha-

379