10936

3) Подача обработанной воды в начало очистных сооружений. Данный способ является наиболее предпочтительным, поскольку предотвращает загрязнение окружающей среды [1].

В ходе работы были проанализированы сведения о количестве и составе сточных вод от станций водоподготовки, содержащиеся в федеральном и региональном государственном реестрах негативного воздействия на окружающую среду (НВОС). В Федеральном реестре НВОС по запросу «водопроводные станции» было обнаружено двадцать шесть объектов, среди которых только девять имеют информацию по сбросам сточных вод.

Таблица 1 Данные по составу сбросов станций водоподготовки федерального уровня надзора [2]

Также был проанализирован региональный реестр ОНВ. По запросу «станция водоподготовки» было обнаружено восемь объектов, среди которых только три предоставляют данные о составе сточных вод (Станция водоподготовки в г. Кирс, Западная станция водоподготовки, г. Москва, Насосно-фильтровальная станция водоподготовки, г. Лесной).

Таблица 2 Данные по составу сбросов станций водоподготовки регионального уровня надзора [2]

Проанализировав состав сточных вод станций водоподготовки, можно сделать вывод о том, что в сбросах преобладают такие вещества, как: железо, алюминий, взвешенные вещества, нефтепродукты, хлороформ, аммоний-ион. Сброс таких стоков приводит к загрязнению водных объектов, наносит вред гидробионтам, а также создает угрозу причинения вреда здоровью людей. Из этого следует, что промывные воды необходимо

711

очищать и подавать в начало очистных сооружений. Наиболее эффективным методом очистки промывных вод является реагентный. Промывные воды обрабатывают коагулянтами и флокулянтами. В качестве коагулянтов в водоподготовке применяются соли алюминия и железа (сульфат алюминия – Al2(SO4)3 ∙ 18H2O). Наиболее широкое распространение получил флокулянт полиакриламид (ПАА). Также возможно введение подщелачивающих реагентов в воду при недостаточной щелочности воды, когда процесс хлопьеобразования идет неудовлетворительно. В качестве подщелачивающих реагентов используют гашеную известь Ca(OH)2, или кальцинированную соду Na2CO3 [3].

Использование очищенных промывных вод предотвращает загрязнение окружающей среды (поверхностных и подземных вод, прилегающих территорий), уменьшает расход воды на станциях водоочистки и снижает забор воды из водоисточников.

Литература 1) Справочное пособие «Проектирование сооружений для

обезвоживания осадков станций очистки природных вод» 1990 г. 40 стр. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gostrf.com/normadata/1/4294854/4294854009.pdf

1) ПТО УОНВОС [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://onv.fsrpn.ru/#/public/registry/federal/list

3) Методические указания подготовлены для студентов дневной и заочной формы обучения, изучающих курс “ Водоснабжения” и “ТОПВ”/ Т.М.Лысенкова, М.Л.Покало/БГТУ, 2002 г., 84 стр. . [Электронный ресурс].

– Режим доступа: https://www.bstu.by/uploads/attachments/metodichki/kafedri/VVT_met.pdf

И.М. Краев

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЦВЕТЕНИЯ СТРАТИФИЦИРОВАННОГО ВОДОЁМА

Целью исследования является разработка модели концентрации водорослей в вегетационный период как в верхнем смешанном, так и в нижнем слое для трех типов водорослей в зависимости от плотности.

Задачами являются 1) Проведение натурных и лабораторных исследований качества

воды и концентрации фитопланктона на Горьковском водохранилище;

712

2)Разработка модели концентрации водорослей;

3)Сравнение результатов моделирования с полевыми исследованиями концентрации биомассы.

Объектом исследования являлось Горьковское водохранилище.

Для моделирования приоритетным было использование простых методов получения количественных данных. Поэтому во время исследования, наряду с измерением профиля температуры и взятием проб воды с разных горизонтов, прозрачность измерялась с помощью диска Секки. Глубина Секки показана на рисунке 1.1. Солнечное излучение оценивалось с учетом глубины Секки.

Рисунок 1.1 – Глубина прозрачности Секки за летний сезон 2016 года

Значения глубины верхнего слоя смешения за период с 12.07.2016 по 05.10.2016 представлены в Таблице 1.1.

Таблица 1.1 Натурные наблюдения глубины верхнего перемешиваемого слоя

В данной работе моделирование концентрации планктона осуществляется на основе модели, предложенной Феннелем и Нойманом [1, 2] c модификацией параметров, позволяющей учесть эвтрофный и мезотрофный статус водохранилищ озерного типа озер. Основные переменные представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Tmin, Topt, Tmax для трёх типов фитопланктона

713

Ниже представлены уравнения для моделирования концентрации трёх групп фитопланктона P1(диатомовые), P2(динофлагелляты), P3(цианобактерии) в верхнем слое:

(1)

(2)

(3)

Где P1 - концентрация диатомовых, P2 - концентрация жгутиконосцев, P3 - концентрация цианобактерий, Z - концентрация зоопланктона, D - концентрация детрита, A - концентрация аммония, N - концентрация нитрата, PO - концентрация фосфата, Ri - темпы роста групп модельного фитопланктона, lPiA, lPiD представляют собой переносы коэффициентов потерь между переменными состояния, то есть потери Pi, перенесенные в A или D. Gi - это скорость роста, выраженная через функции типа Ивлева, P0 - начальный зимний уровень концентрации планктона, скорость погружения диатомовых в нижний слой.

Уравнения (1-3) и обозначения в этой статье соответствуют модели В. Феннелла и Т. Неймана с существенным отличием соли фитопланктона пресной воды. Другой видовой состав означает, что зависимость продукции хлорофилла от температуры должна соответствовать составу пресноводного планктона. Поэтому в данной работе в качестве наиболее явной и точной была использована модель производства фитопланктона Бернарда и Ремонда [2, 3].

(4)

Tmin, Topt, Tmax были выбраны для 3 типов фитопланктона, следующих за плотностью. Соответствующие данные были включены в таблицу 1.2.

Использование представленных выше данных позволило моделировать динамику планктона как в верхнем смешанном слое, так и в нижнем.

Результаты прогноза сравнивались с общей биомассой фитопланктона, рассчитанной на образцах. Сравнение показало удовлетворительное согласие между численными расчетами и результатами наблюдений.

714

В результате расчёта получается график, который представляет собой модель распределения концентрации трёх отделов водорослей в течение всего года. На графике видно, что максимальная концентрация водорослей достигается на 240 день, это конец августа. Самая высокая концентрация у цианобактерий, затем динофлагелляты и диатомовые водоросли. На рисунке 1.2 видно, что сходства с моделью имеются. Необходимо в будущем выполнить большее количество замеров для наибольшей наглядности.

Рисунок 1.2 – Модель распределения концентрации трёх отделов водорослей

В результате данной работы была определена концентрация разных отделов водорослей на разной глубине и в разных условиях. Выявлено вертикальное распределение водорослей.

Исследования проводились во взаимосвязи и взаимозависимости с гидрометеорологическими параметрами.

Результаты исследования показывают, что при стабильной стратификации и высоких летних температурах верхнего перемешиваемого слоя распределение водорослей характеризовалось чрезвычайно высокой концентрацией в ВПС. Повышенная концентрация планктона была обнаружена в нижнем слое также из-за диатомовых водорослей и отмирающих.

Моделирование вертикального распределения водорослей в летний сезон показало, что зависимости, полученные в результате моделирования, качественно совпадают с данными натурных исследований.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Fennel W. and Neumann T. Modelling coastal dynamics and harmful algal blooms in the Baltic Sea. Real-time Coastal Observing Systems for Marine Ecosystem Dynamics and Harmful Algal Blooms: Theory, Instrumentation and Modelling Edited by Marcel Babin, Collin S. Roesler and

715

John J. Cullen Oceanographic Methodology Series. UNESCO publishing, Paris, France 2008, pp.627-662.

2.Bernard O., Rémond B. Validation of a simple model accounting fo light and temperature effect on microalgal growth. Bioresource Technology 123 (2012) p.520-527.

3.Grimaud G., Mairet F., Sciandra A., Bernard O. Modeling the temperature effect on the specific growth rate of phytoplankton: a review. Reviews in Environmental Science and Bio/technology, Springer Verlag, 2017. - 25 p.

Д.А. Мехедова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ВЛИЯНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Авария на Чернобыльской АЭС является крупномасштабной катастрофой в сфере атомной энергетики. В результате взрыва четвертого энергоблока в атмосферу было выброшено 8 из 140 тонн ядерного топлива. Помимо этого, пары радиоактивных изотопов йода и цезия были выброшены не только во время взрыва, но и распространялись во время пожара. Всё это послужило причиной загрязнения более 200 000 км2 территории Украины, Беларуси, России.

Ликвидаторы аварии подверглись колоссальному облучению организма, из-за содержания в воздухе огромного количества радиоактивной пыли и частиц. Некоторые из ликвидаторов получили настолько сильную дозу облучения, что умирали за несколько дней. Даже спустя 34 года близлежащая территория не пригодна для проживания.

Что же такое радиация и какое влияние она оказывает на организм человека?

В ходе распада вещества или его образования происходит выброс элементов атома (электронов, протонов, нейтронов, фотонов). Другими словами происходит излучение этих элементов. Такое излучение называют ионизирующим излучением, или радиационным излучение, или еще проще радиация.

Радиация – это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атома гелия.

Различают несколько видов ионизирующих излучений:

— альфа-излучение - положительно заряженные частицы, которые состоят из 2 протонов и 2 нейтронов, крепко связанные друг с другом.

716

Пробег частиц в воздухе до 50 см. Однако, если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или вдыхаемым воздухом, оно облучает внутренние органы и становится потенциально опасным. Токсичность данного излучения связана с достаточно высокой плотностью ионизации, вследствие высокой массы и энергии.

—бета-излучение - электроны, значительно меньше альфа-частиц, их пробег в воздухе составляет несколько метров. Также представляет опасность для организма. Попадая внутрь, будет облучать внутренние ткани.

—гамма-излучение - коротковолновое электромагнитное излучение, которое может преодолевать большие расстояния. Имеют высокую проникающую способность, в связи с отсутствием электрического заряда и наличием большого количества энергии. Крайне опасно для человека.

После аварии в воздухе близлежащих территорий находились такие радиоактивные вещества как йод-131, плутоний-239, цезий-137, стронций90, америций-241.

Рассмотрим влияние каждого радиоактивного вещества, выделившегося в атмосферу вследствие аварии на Чернобыльской АЭС, на организм человека.

Йод-131.

Период полураспада примерно 8 суток. Радиационный йод имеет достаточно высокую миграционную способность, легко попадает в организм через кожу, раны, ожоги. При этом он легко всасывается в кровь: спустя час усваивается 80-90% радионуклида. Большая его часть поглощается щитовидной железой, которая не отличает стабильный йод от радиоактивного, наименьшая часть усваивается мышцами и костями. Даже минимальные дозы вызывают мутации и гибель клеток в организме человека.

Плутоний-239.

Попадает в организм ингаляционным путем или пероральным (с водой, пищей). При вдыхании плутоний-239 (Pu-239) ядовит, обладает канцерогенными свойствами, оседает на поверхности лёгких, частично переходит в кровь. При попадании с пищей и водой менее ядовит. Связано это с тем, что данный изотоп плохо всасывается желудочно-кишечным трактом.

Характер поведения Pu-239 в организме человека схож с поведением трехвалентного железа. Попадая в систему кровообращения, плутоний концентрируется в органах и тканях, в которых содержится повышенные концентрации железа: костный мозг, печень, селезенка. Организм воспринимает данный изотоп как железо: белок трансферина поглощает плутоний вместо железа, в результате чего нарушается перенос кислорода. Из организма Pu-239 выводится очень долго – для выведения 80% вещества

717

требуется около 50 лет. Период полувыведения его из печени составляет 40 лет, из костной ткани – 80-100 лет.

Цезий-137.

Период полуочищения от чернобыльского цезия (Cs-137) составляет примерно 30 лет. Элемент попадает в организм человека через дыхательные пути, также через загрязненную пищу. При попадании с пищей, Cs-137 полностью всасывается стенками желудка; при попадании через органы дыхания всасывается легкими. Данный изотоп накапливается в печени, почках, мышцах. Получение даже микроскопических доз цезия-137 повышает вероятность развития лучевой болезни.

Стронций-90.

Период полураспада вещества примерно 28,8 лет. При попадании внутрь организма, радионуклид влияет на функции кровообращения, а также скапливается в костях, вытесняя кальций. Может спровоцировать нарушение костной ткани, вызывает облучение костного мозга. Подобные скопления Sr-90 достаточно сложно вывести из человеческих органов. 50% накопленного радионуклида выводятся лишь через 200 дней.

Более того, у человека может развиться лучевая болезнь, поражающая головной мозг и печень, что увеличивает риск образования онкологии, в том числе рака крови.

Америций-241.

Период полураспада примерно 433 года. При распаде америций-241 (Am-241) испускает альфа-частицы. Изотоп способен проникать в организм человека даже через кожу. При повреждении кожных покровов наблюдается резкое увеличение всасывания вещества в 100-250 раз.

Попадает в организм человека с продуктами питания. Америций достаточно слабо всасывается в пищеварительном тракте, всё зависит от химической формы изотопа. Аккумулируется в костях, печени и почках.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что авария на АЭС, послужила загрязнению достаточно большой территории, создав «зону отчуждения», совершенно непригодную для жизни человека. Вещества, попавшие в окружающую среду, имеют достаточно долгий период полураспада, продолжая излучать свои губительные волны ещё очень многие годы. В связи с этим близлежащая территория будет не пригодна для жизни ещё несколько сотен лет, потому как радиоактивное загрязнение – крайне опасно для человека. Оно может привести к различным радиационным отравлениям, мутациям, онкологическим заболеваниям и даже гибели человека. Катастрофа 1986 года лишила дома множество людей, проживающих поблизости, принесла смерть и болезни в жизнь работников и их семей, а её отголоски, в лице радиоактивных веществ, всё ещё отравляющих почву, воду и воздух Чернобыля, до сих пор могут убивать. Калечить жизни, навсегда накладывая свою страшную печать.

718

ЛИТЕРАТУРА

1.Радиоактивный йод – 131 [Электронный ресурс] - https://www.quarta-rad.ru

2.Плутоний в организмах животных и человека. [Электронный ресурс] - https://studref.com

3.Цезий – 137 (Радиоцезий). Влияние на человека. [Электронный ресурс] - https://healthperfect.ru

4.Влияние стронция на организм человека. [Электронный ресурс] - http://ekobalans.ru

5.Радионуклид. Америций – 241. [Электронный ресурс] - http://chornobyl.ru

А.Л. Васильев; С.А. Валова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОТЕРИ ВОДЫ В СИСТЕМАХ ВОДОСНАБЖЕНИЯ БОЛЬШИХ ГОРОДОВ

На современном этапе развития коммунального водоснабжения в России особую значимость для оценки и сокращения водопотребления решаются вопросы управления неучтенными расходами воды. Это необходимо, так как они проявляют значительное влияние на себестоимость услуг водоснабжающих компаний.

Потери воды имеются абсолютно во всех системах подачи и распределения воды. В различных населенных пунктах мира величины потерь воды в системах водоснабжения значительно отличаются в зависимости от степени оснащенности данных систем приборами учета расходования воды, а также от материала трубопроводов и времени их эксплуатации, присутствия современной техники для диагностики состояния трубопроводов и др. Только в наиболее эффективно управляемых системах водоснабжения стран Европы и Северной Америки размер потерь воды составляет 4–6%, а среднее значение по развитым странам находится в пределах 15% [1].

Уровень потерь воды в коммунальном водоснабжении России достаточно высок. В настоящее время, по [2] данным заместителя председателя комитета Госдумы по жилищной политике и ЖКХ Павла Качкаева, степень потерь воды в стране составляет приблизительно 24%. Наибольшие потери в Крыму, Карачаево-Черкесии и на Сахалине.

Неучтенные расходы и потери воды согласно [3] включают:

719