Архив журнала по годам

№1 (85)

ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Портнова Т. М., Витковская Р. Ф., Дрегуло А. М., Кудрявцев А. В., Родионов В. З., Проценко О. В., Фуртатова А. С.РЕАКТИВАЦИЯ СОРБЕНТА (ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ) ДВУХСЛОЙНЫХ СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Portnova T. M., Vitkovskaya R. F., Dregulo A. M., Kudryavtsev A.V., Rodionov V. Z., Protsenko O. V., Furtatova A. S.SORBENT (GRANULATED ACTIVATED CARBON) REACTIVATION IN DUALMEDIA RAPID FILTERS TO OPTIMIZE THE QUALITY OF DRINKING WATER
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.3-8

Введение. На сегодняшний день на предприятиях отрасли водоснабжения требуется внедрение инновационных решений и технологий, основанных на концепции замкнутого ресурсного цикла. Основанием к изменению существующего подхода, где ресурс, выработавший свой потенциал, считается отходом, является необходимость рационального использования ресурсов. Материалы и методы. Обоснована целесообразность восстановления сорбционных свойств гранулированного активированного угля (ГАУ) методом его реактивации и последующего использования в системе замкнутого ресурсного цикла (рециклинг). Представлены методы исследования характеристик ГАУ и технология реактивации. Результаты и их обсуждение. На основании результатов исследований образцов ГАУ было установлено, что в процессе реактивации изменяются: массовая доля каждой фракции с ярко выраженным снижением крупных гранул калибром 1,18–2,00 мм с увеличением содержания мелких фракций 0,60–1,00 мм; насыпная плотность сорбционного материала; уменьшается объем угля, прошедшего две реактивации ниже требуемого показателя до 75 %. Заключение. Реактивация ГАУ скорых двухслойных фильтров позволяет не только оптимизировать производственные и финансовые затраты предприятия, но и значительно экономить природные ресурсы, которые потребовались бы для производства нового угля.
Ключевые слова: водоснабжение, рециклинг отходов, реактивация сорбента, гранулированный активированный уголь, ГАУ
Список литературы: 1. Алексеев, М. И., Иванов, В. Г., Курганов, А. М., Медведев, Г. П., Мишуков, Б. Г., Феофанов, Ю. А., Цветкова, Л. И., Черников, Н. А. и Герасимов, Г. Н. (ред.) (2007). Технический справочник по обработке воды. 2-е издание. СПб.: Новый журнал, 1696 c.
2. Берндт, Д., Дрюс, М., Фридманн, Р., Херб, Ш., Лойшке, Й., Лоэв, В., Ломотт, М., Мейер, Ф., Пютц, Р. и Турински, Р. (2010). Практика водоснабжения: справочник для технического персонала предприятий водоснабжения. СПб.: Новый журнал, 496 с.
3. Гвоздев, В. А., Портнова, Т. М. и Яциневич, Н. В. (2018). Восстановление сорбционной способности гранулированного активированного угля. Водоснабжение и санитарная техника, № 2, сс. 4–9.
4. Кармазинов, Ф. В. (ред.) (2008). Водоснабжение и водоотведение в Санкт-Петербурге. СПб.: Новый журнал, 464 с.
5. Нефедова, Е. Д., Феофанов, Ю. А. и Елистратова, И. В. (2018). Опыт эксплуатации нового блока сооружений водоподготовки на Южной водопроводной станции Санкт- Петербурга. Водоснабжение и санитарная техника, № 5, сс. 5–12.
6. Портнова, Т. М., Гукова, Н. В., Витковская, Р. Ф., Смирнов, А. О. и Бадягин, А. О. (2020). Инновационные технологии в процессе получения воды питьевого назначения в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Вестник Санкт- Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия: Естественные и технические науки, № 1, сс. 109–116.
7. Родионов, В. З., Дрегуло, А. М. и Кудрявцев, А. В. (2019). Влияние антропогенной деятельности на экологическое состояние рек Ленинградской области. Вода и экология: проблемы и решения, № 4 (80), сс. 96–108. DOI: 10.23968/2305-3488.2019.24.4.96-108.
8. Самонин, В. В., Спиридонова, Е. А., Нефедова, Е. Д., Портнова, Т. М., Гвоздев, В. А. и Подвязников, М. Л. (2013). Водоподготовка с применением гранулированного активированного угля на Южной водопроводной станции. Водоснабжение и санитарная техника, № 9, сс. 43–51.
9. Спиридонова, Е. А., Подвязников, М. Л., Сергеев, В. В., Соловей, В. Н., Хрылова, Е. Д. и Самонин, В. В. (2018). Высокотемпературная опытно-промышленная реактивация углеродного адсорбента, отработанного в процессе доочистки воды на блоке К-6 Южной водопроводной станции водоканала Санкт-Петербурга. Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), № 47 (73), сс. 112–116.
10. Fonseca, J. M., Teleken, J. G., de Cinque Almeida, V., da Silva, C. (2019). Biodiesel from waste frying oils: methods of production and purification. Energy Conversion and Management, Vol. 184, pp. 205–218. DOI: 10.1016/j.enconman.2019.01.061.
11. Khok, Y.-T., Ooi, C.-H., Matsumoto, A. and Yeoh, F.-Y. (2020). Reactivation of spent activated carbon for glycerine purification. Adsorption, Vol. 26, Issue 7, pp. 1015–1025. DOI: 10.1007/s10450-020-00210-x.
12. Larasati, A., Fowler, G. D. and Graham, N. J. D. (2020). Chemical regeneration of granular activated carbon: preliminary evaluation of alternative regenerant solutions. Environmental Science: Water Research & Technology, Vol. 6, Issue 8, pp. 2043– 2056. DOI: 10.1039/D0EW00328J.
13. Narbaitz, R. M. and Karimi-Jashni, A. (2012). Electrochemical reactivation of granular activated carbon: impact of reactor configuration. Chemical Engineering Journal, Vol. 197, pp. 414–423. DOI: 10.1016/j.cej.2012.05.049.
14. Yin, C. Y., Aroua, M. K. and Daud, W. M. A. W. (2007). Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions. Separation and Purification Technology, Vol. 52, Issue 3, pp. 403–415. DOI: 10.1016/j.seppur.2006.06.009.

Скачать

Санин Г. М., Рукобратский Н. И., Баруздин Р. Э.ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ МОДУЛЕЙ ВОДОПОДГОТОВКИ ДЛЯ РАЙОНОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Sanin G. M., Rukobratsky N. I., Baruzdin R. E.SELECTING ENGINEERING SOLUTIONS FOR WATER TREATMENT MODULES IN THE OIL AND GAS FIELD AREAS OF THE FAR NORTH
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.9-19

Введение. Приводятся данные по технологическим решениям модулей водоподготовки, входящих в состав комплексов хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов, расположенных в районах Крайнего Севера, поверхностными источниками водоснабжения которых являются маломутные высокоцветные воды. К таким источникам относятся речные сети р. Оби (включая южную зону Обской губы Карского моря), р. Пури и р. Таза (включая Тазовскую губу Карского моря). Методы. Представлен анализ применяемых технологий водоподготовки, реагентов и материалов, а также технологических режимов обработки воды, установлены причины неудовлетворительной работы эксплуатируемых модулей водоподготовки, реализующих физико-химические методы очистки воды. Результаты. Установлено, что применение в качестве загрузки скорых фильтров зернистых материалов (автокаталитические сорбенты АС и МС, МЖФ) малоэффективно, так как они предназначены для очистки бесцветных подземных вод с повышенным содержанием диссоциированных соединений двухвалентного железа и марганца. Эксплуатация модулей в течение года осуществляется без учета сезонных колебаний качественного состава исходной воды и реагентами с утраченными активными свойствами. Заключение. На основании проведенных исследований предложены технологические решения для очистки маломутных высокоцветных вод поверхностных источников, обеспечивающие достижение целевых качественных показателей, соответствующих наилучшим доступным технологиям.
Ключевые слова: модули водоподготовки, очистка маломутных высокоцветных вод, загрузка фильтров.
Список литературы: 1. Абрамов, Н. Н. (1982). Водоснабжение. 3-е издание. М.: Стройиздат, 440 с.
2. АКХ им. К. Д. Панфилова (1985). Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНИП 2.04.02–84). М.: ЦИТП Госстроя СССР, 128 с.
3. Бабенков, Е. Д. (1977). Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 356 с.
4. Веселов, Ю. С., Лавров, И. С. и Рукобратский, Н. И. (1985). Водоочистное оборудование. Конструирование и использование. Л.: Машиностроение, 232 с.
5. Главный государственный санитарный врач РФ (2002). СанПиН 2.1.4.1074–01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 103 с.
6. Главный государственный санитарный врач РФ (2003). ГН 2.1.5.1315–03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. М.: Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Министерства здравоохранения Российской Федерации, 154 с.
7. Горелкина, Г. А., Маджугина, А. А., Ушакова, И. Г. и Корчевская, Ю. В. (2015). Условия эффективной водоочистки маломутных природных вод высокой цветности. [online] Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ, № 2 (2). Доступно по ссылке: http://e-journal.omgau.ru/ images/issues/2015/2/00044.pdf [Дата обращения 25.11.2020]. 8. Драгинский, В. Л., Алексеева, Л. П. и Гетманцев, С. В. (2005). Коагуляция в технологии очистки природных вод. М.: Науч. изд., 576 с.
9. Журба, М. Г. (ред.) (2000). Классификатор технологий очистки природных вод. М.: ГНЦ НИИ ВОДГЕО, 118 с.
10. Журба, М. Г., Соколов, Л. Н. и Говорова, Ж. М. (2003). Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. В 3 томах. Т. 1. М.: Издательство АСВ, 288 с.
11. Кармазинов, Ф. В. (ред.) (2003). Водоснабжение Санкт-Петербурга. СПб.: Новый журнал, 687 с.
12. Кастальский, А. А. и Минц, Д. М. (1962). Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 558 с.
13. Кульский, Л. А. (1980). Теоретические основы и технология кондиционирования воды. 3-е издание. Киев: Наукова думка, 563 с.
14. Кульский, Л. А., Булава, М. Н., Гороновский, И. Т. и Смирнов, П. И. (1972). Проектирование и расчет очистныхсооружений водопроводов. 2-е издание. Киев: Будiвельник, 424 с.
15. Минрегион России (2012). СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02–84. М.: ФАУ «ФЦС», 124 с. [online] Доступно по ссылке: http://www. gostrf.com/normadata/1/4293801/4293801307.pdf [Дата обращения: 25.11.2020].
16. Минц, Д. М. (ред.) (1955). Контактные осветлители для очистки воды. АКХ им. К. Д. Панфилова. М.: Изд-во М-ва коммун. хозяйства РСФСР, 172 с.
17. Николадзе, Г. И. и Сомов, М. А. (1995). Водоснабжение. М.: Стройиздат, 688 с.
18. Правительство РФ (2013). Постановление Правительства РФ от 29 июля 2013 г. № 644 «Об утверждении правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Российской Федерации». [online] Доступно по ссылке: http://government. ru/docs/3559 [Дата обращения: 25.11.2020].
19. Фоканов, В. П. и Шалларь, А. В. (2003). Обеззараживание воды ультрафиолетовым облучением и хлором. Преимущества и недостатки. В: Гигиенические проблемы водоснабжения населения и войск, 20–21 ноября 2003 г., Санкт-Петербург. СПб.: ВМедА, сс. 182–183.

Скачать

ЭКОЛОГИЯ

Ермеков М. Т., Рожкова О. В., Сандибекова С. Г., Толысбаев Е. Т.ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ СНЕГА И ПРОГРЕССИВНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРОДА НУР-СУЛТАНА
Yermekov M. T., Rozhkova O. V., Sandibekova S. G., Tolysbayev Ye. T.CHALLENGES OF SNOW DISPOSAL AND INNOVATIVE SOLUTIONS IN THE CONDITIONS OF NUR-SULTAN
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.20-29

Введение. Проанализированы различные способы утилизации снега в городских условиях. Рассмотрены наиболее экономичные и эффективные решения для уборки и утилизации снега с использованием тепла канализационных стоков посредством стационарных снегоплавильных пунктов (ССП) применительно к условиям г. Нур-Султана. Проанализированы преимущества и недостатки с привлечением специалистов предприятия «Астана су арнасы», ответственных за эксплуатацию городской канализационной системы, очистку и обеззараживание городских канализационных стоков. Методы. Рассмотрена возможность использования утилизации тепла канализационных стоков посредством тепловых насосов, успешно опробованного на предприятии очистки канализационных стоков и используемого для отопления вспомогательных помещений. Данный принцип применим и для ССП с раздельным отводом талых вод в ливневую канализацию. Результаты. Изучен практический опыт применения различных способов утилизации снежных масс в городских условиях. Наиболее перспективным способом для г. Нур-Султана, позволяющим снизить затраты, интенсифицировать процесс таяния снежной массы, нейтрализовать опасное влияние талых вод на окружающую среду, представляется утилизация снега канализационными стоками посредством создания специальных снегоплавильных комплексов, интегрированных с городской канализационной сетью. Заключение. Для успешного внедрения и использования в г. Нур-Султане способа утилизации снега канализационными стоками посредством создания специальных снегоплавильных комплексов необходимо провести ряд дополнительных исследований, связанных с влиянием на технологические процессы городских канализационных очистных сооружений, а также протестировать варианты разделения стоков с применением тепловых насосов и на основе проведенных исследований определиться с окончательной конфигурацией ССП комплексов.
Ключевые слова: утилизация снега, канализационные очистные сооружения, стационарные снегоплавильные пункты, сточные воды, уборка снега, г. Нур-Султан
Список литературы: 1. Абдалов, Р. Р., Сонич, В. Ф. и Гришкова, А. В. (2013). Альтернативный способ утилизации снега. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура, № 1, сс. 7–13.
2. Воронов, Ю. В., Дерюшев, Л. Г. и Дерюшева, Н. Л. (2013). Вопросы проектирования стационарных снегоплавильных пунктов. Сантехника, № 2, сc. 26–29.
3. ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (2016). Стационарный снегоплавильный пункт. [online]. Доступно по ссылке: http://www.vodokanal.spb.ru/kanalizovanie/utilisaziya_ snega/ssp [Дата доступа: 21.04.2016].
4. Ермеков, М. Т., Рожкова, О. В., Толысбаев, Е. Т., Жакипбеков, Ж. Н., Меркурьева, С. Н., Шефер, В. И. и Иванович, В. В. (2020). Проблемы и пути решения утилизации илового шлама на канализационных очистных сооружениях г. Нур-Султан. Известия НАН РК. Серия химии и технологии, № 5 (443), сс. 71–76. DOI: 10.32014/2020.2518-1491.82.
5. Жапаркулова, Е. Д., Ануарбеков, К. К., Калиева, К. Е., Абикенова С. М. и Радзевичюс А. (2019). Степень очистки сточных вод при различных режимах орошения. Известия НАН РК. Серия геологии и технических наук, № 3 (435), сс. 96–101. DOI: 10.32014/2019.2518-170X.73.
6. Кучин, В. Н., Юрченко, В. В., Калинин, А. А., Никонова, Т. Ю., Кибеко, А. С. и Иванов, С. С. (2019). Разработка установки для плавления снежных масс на принципе диспергации. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. Технические науки, № 10, сс. 335–339.
7. Меркатор (2014). Снегоплавильная установка TRECAN 135-PD [online]. Доступно по ссылке: http://specialmachine. ru/m_trecan_135pd.html [Дата доступа: 19.05.2014].
8. Сахапов, Р. Л., Махмутов, М. М. и Махмутов, М. М. (2016). Обзор исследований по взаимодействию снежного покрова с различными рабочими органами коммунальных машин. Известия Самарского научного центра РАН, Т. 18, № 1 (2), сс. 432–434.
9. Селех, Е. В. и Судникович, В. Г. (2015). Технология устройства снегоплавильных пунктов на основе рекуперации тепла сточных вод при реконструкции существующих сетей канализации. Известия вузов. Технические науки. Строительство, № 2 (13), сс. 93–98.
10. Сериков, Д. (2020). Плавлению снега в столице предпочли его вывоз. [online]. Dalainform.kz. Доступно по ссылке: https://dalainform.kz/plavleniyu-snega-v-stoliczepredpochli-ego-vyvoz/?fbclid=IwAR3Tp_1QzzQ2XT7_Y7l2Gd AXMZHSvqfVWQkwOiyYBTdFZyaHNMH9-A2TImE [Дата обращения: 18.11.2020].
11. Строкин, А. С., Чудайкин, А. Д. и Поляков, Р. С. (2019). Экологические проблемы утилизации снега в городе. Высокие технологии в строительном комплексе, № 2, сс. 56–60.
12. Фролова, О. (2018). Дороги с подогревом: практичное решение для стран с холодным климатом. [online] TravelAsk. Доступно по ссылке: https://travelask.ru/blog/posts/13638- dorogi-s-podogrevom-praktichnoe-reshenie-dlya-stran-s-holodn [Дата обращения 25.09.2018].
13. Храменков, С. В., Пахомов, А. Н., Богомолов, М. В., Данилович, Д. А., Ромашкин, О. В., Пупырев, Е. И. и Корецкий, В. Е. (2008). Системы удаления снега с использованием городской канализации. Водоснабжение и санитарная техника, № 10, сс. 19–30.
14. Elorda. info (2020). Как плавят снег в столице, рассказали в ТОО «Астана тазалык» [online]. Доступно по ссылке: https://elorda.info/city/04022020/123030/735.html [Дата обращения: 04.02.2020].
15. Rcycle. net (2020). Снегоплавильные установки: виды, устройство и принцип работы машины-снеготаялки [online]. Доступно по ссылке: https://rcycle.net/sneg-i-led/ snegoplavilnaya-tehnika/ustanovki-vidy-ustrojstvo-i-principraboty [Дата обращения 17.06.2020].

Скачать

Решетняк О. С., Комаров Р. С.ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ РЕКИ КУБАНЬ
Reshetnyak O. S., Komarov R. S.TRENDS IN THE VARIABILITY OF THE CHEMICAL COMPOSITION AND WATER POLLUTION LEVEL IN THE KUBAN RIVER
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.30-40

Введение. Исследована многолетняя пространственно-временная изменчивость химического состава и качества воды в реке Кубань. Методы. Для исследования изменчивости химического состава воды реки проанализированы данные систематических наблюдений за концентрациями главных ионов, биогенных и органических веществ, нефтепродуктов и тяжелых металлов с 2010 по 2017 г. Для характеристики изменчивости качества воды использованы такие показатели, как класс качества, степень загрязненности воды, характерные загрязняющие вещества. Результаты. Показано, что пространственное изменение химического состава неравномерно — содержание в воде ряда компонентов имеет низкие концентрации в верховье и возрастает на нижнем участке реки. Для других свойственны высокие концентрации в среднем течении с последующим снижением к устью. Во временной динамике отмечается наличие возрастающего изменения концентраций хлоридов, сульфатов, органических веществ и нефтепродуктов, незначительное снижение выявлено в изменчивости содержания нитратов. Для остальных химических веществ наличие четких тенденций не наблюдается. Установлено, что класс качества воды в реке Кубань в большинстве случаев характеризуется третьим классом — загрязненная и очень загрязненная. Выявлено, что характер загрязненности речных вод по ряду компонентов имеет устойчивый характер. Заключение. В современных условиях резких климатических изменений и антропогенного воздействия выявленные особенности химического состава и тенденции изменчивости качества воды реки Кубань имеют большую практическую значимость и могут быть использованы при разработке экологически обоснованных рекомендаций по улучшению качества воды и состояния водных экосистем в бассейне реки.
Ключевые слова: р. Кубань, антропогенная нагрузка, химический состав, качество воды, степень загрязненности воды, тенденции качества воды
Список литературы: 1. Белюченко, И. С. (2005). Экология Кубани. Часть 1. Краснодар: Издательство КГАУ, 513 с.
2. Брызгало, В. А., Никаноров, А. М. и Решетняк, О. С. (2013). Изменчивость экологического состояния речных зон устьевых экосистем крупных рек России. Вода: химия и экология, № 12 (65), сс. 15–21.
3. Галкин, Г. А. (2017). Вода и рис: агроэкологические аспекты. Рисоводство, № 1 (34), сс. 72–80.
4. Гидрохимический институт (2020). Ежегодники и обзоры. [online] Доступно по ссылке: http://gidrohim.com/ node/44 [Дата обращения: 01.10.2020].
5. Департамент природных ресурсов и государственного экологического контроля Краснодарского края (2011). Доклад «О состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2010 году». Краснодар: Департамент природных ресурсов и государственного экологического контроля Краснодарского края, 344 с.
6. Закруткин, В. Е., Коронкевич, Н. И., Шишкина, Д. Ю. и Долгов, С. В. (2004). Закономерности антропогенного преобразования малых водосборов степной зоны Юга России (в пределах Ростовской области). Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 252 с.
7. Иванова, В. В. (2012). Особенности гидрографии реки Кубань и степень ее загрязнения. Экологический вестник Северного Кавказа, Т. 8, № 1, сс. 80–84.
8. Кубанское бассейновое водное управление (2014). Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Кубань. Книга 2. Оценка экологического состояния и ключевые проблемы речного бассейна. Краснодар: Кубанское бассейновое водное управление, 133 с.
9. Лурье, П. М., Панов, В. Д. и Ткаченко, Ю. Ю. (2005). Река Кубань. Гидрография и режим стока. СПб.: Гидрометеоиздат, 498 с.
10. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации (2018). Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2017 году». М.: НИА-Природа, 298 с.
11. Никаноров, А. М. (2011). Региональная гидрохимия. Ростов-на-Дону: Издательство «НОК», 388 с.
12. Никаноров, А. М., Брызгало, В. А. и Кондакова, М. Ю. (2012). Реки России. Часть V. Реки Приазовья (гидрохимия и гидроэкология). Ростов-на-Дону: Издательство «НОК», 316 с.
13. Никаноров, А. М., Брызгало, В. А., Косменко, Л. С., Кондакова, М. Ю. и Решетняк, О. С. (2010). Роль речного притока растворенных химических веществ в антропогенной трансформации состояния водной среды устьевой области р. Волга. Вода: химия и экология, № 7 (25), сс. 6–12.
14. Никаноров, А. М., Брызгало, В. А., Решетняк, О. С., Косменко, Л. С. и Кондакова, М. Ю. (2013). Антропогенная трансформация экологического состояния и транспорт загрязняющих веществ по длине реки Кубани. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, № 2, сс. 108–118.
15. Никаноров, А. М., Минина, Л. И., Лобченко, Е. Е., Емельянова, В. П., Ничипорова, И. П., Лямперт, Н. А., Первышева, О. А. и Лавренко, Н. Ю. (2015). Динамика качества поверхностных вод крупных речных бассейнов Российской Федерации. Ростов-на-Дону: ФГБУ «ГХИ», 295 с.
16. Nikanorov, A. M. and Khoruzhaya, T. A. (2012). Tendencies of long-term changes in water quality of water bodies in the South of Russia. Geography and Natural Resources, Vol. 33, No. 2, pp. 125–130.

Скачать

Робертус Ю. В., Пузанов А. В., Кивацкая А. В., Любимов Р. В.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РЕАБИЛИТАЦИИ МАНЖЕРОКСКОГО ОЗЕРА (РЕСПУБЛИКА АЛТАЙ)
Robertus Y. V., Puzanov A.V., Kivatskaya A.V., Lyubimov R. V.ENVIRONMENTAL CONSEQUENCES OF LAKE MANZHEROK REHABILITATION (ALTAI REPUBLIC)
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.41-49

Введение. Манжерокское озеро является единственным в Республике Алтай местообитанием «краснокнижного» эндемика водяного ореха гребенчатого. Во второй половине прошлого столетия его водосбор подвергся значительным антропогенным преобразованиям, в результате чего нарастала деградация озерной экосистемы. Для стабилизации состояния водоема в 2017–2018 годах проведена расчистка его центральной части от донных илов (сапропелей). Методы. В 2019–2020 годах в рамках мониторинга состояния акватории озера в шести пунктах на двух профилях проведено 11 туров опробования воды. Всего взято 72 пробы воды, в которых изучен химический состав и частично микробиологические показатели. На постоянной основе определялось содержание взвешенных веществ, мутность и окисляемость воды. Результаты. Установлена тенденция последовательного снижения содержания взвешенных частиц и значений других показателей экологического состояния воды. Подтвержден прогноз на 2020 г. по улучшению качества озерной воды. Раскрыты другие позитивные изменения экологического состояния акватории Манжерокского озера после его расчистки. Заключение. Установлены особенности самовосстановления озерной экосистемы после проведения реабилитационных мероприятий. Сделан прогноз о сохранении позитивных трендов восстановления качества воды в ближайшие 1–2 года. Показано, что проведенная расчистка озера от донных илов не в полной мере решила проблему его реабилитации.
Ключевые слова: Манжерокское озеро, донные илы, вода, загрязнение, расчистка, экологические последствия, восстановление
Список литературы: 1. Андреева, И. В. и Ротанова, И. Н. (2008). Озеро Манжерокское: прошлое, настоящее и будущее памятника природы. В: Долговых, С. В. (ред.) Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое и будущее. Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, сс. 305–308.
2. Безматерных, Д. М., Кириллов, В. В., Балыкин, С. Н., Ковешников, М. И., Дьяченко, А. В. и Медникова, Г. М. (2020). Влияние дноуглубительных работ на морфометрические характеристики, показатели качества воды и донных отложений озера Манжерокское (Республика Алтай). Водное хозяйство России: проблемы, технологии. управление, № 1, сс. 6–18. DOI: 10.35567/1999-4508-2020-1-1.
3. Винокуров, Ю. И., Цимбалей, Ю. М., Ротанова, И. Н. и Андреева, И. В. (2007). Всесезонный горнолыжный спортивно-оздоровительный комплекс «Манжерок»: предварительная оценка воздействия на окружающую среду. В: Яськов, М. И. (ред.) Материалы II международной научно-практической конференции «Современные проблемы геоэкологии горных территорий». Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, сс. 175–181.
4. Власов, Б. П., Самойленко, В. М. и Грищенкова, Н. Д. (2017). Антропогенные изменения экосистемы озера Болойсо и пути ее восстановления. Журнал Белорусского государственного университета. География. Геология, № 1, сс. 14–25.
5. Галахов, В. П. (2008). Водный баланс озера Манжерок. Мир науки, культуры, образования, № 1 (8), сс. 26–29.
6. Голубцов, А. С. и Малков, Н. П. (2007). Очерк ихтиофауны Республики Алтай: систематическое разнообразие, распространение и охрана. М.: ТНИ КМК, 164 с.
7. Драбкова, В. Г., Прыткова, М. Я. и Якушко, О. Ф. (ред.) (1994). Восстановление экосистем малых озер. СПб.: Наука, 144 с.
8. Зарубина, Е. Ю. и Соколова, М. И. (2016). Трансформация структуры растительного покрова Манжерокского озера (Республика Алтай) за 35-летний период. Вестник Томского государственного университета. Биология, № 4 (36), сс. 47–61. DOI: 10.17223/19988591/36/4.
9. Ильин, В. В. (1982). Флора и растительность Манжерокского озера (Алтай). Ботанический журнал, Т. 67, № 2, сс. 210–220.
10. Кривицкий, С. В. (2007). Гидроэкология: улучшение качества воды в водоеме. Экология и промышленность России, № 7, сс. 18–21.
11. Маринин, A. M., Манеев, А. Г., Малков, Н. П. и Ушакова, В.Г. (2000). Красная книга Республики Алтай (особо охраняемые территории и объекты). Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 272 с.
12. Митрофанова, Е. Ю. (2009). Подледный фитопланктон мелководного Манжерокского озера (Горный Алтай, Россия). Мир науки, культуры, образования, № 5 (17), сс. 16–19.
13. Попов, А. Н. (2017). Выбор приоритетных действий, направленных на экологическую реабилитацию непроточных и малопроточных озер. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, № 5, сс. 68–89.
14. Правительство Республики Алтай (2007). Красная книга Республики Алтай (растения). 3-е издание. Горно- Алтайск: РИО ГАГУ, 267 с.
15. Пузанов, А. В., Робертус, Ю. В., Любимов, Р. В., Кивацкая, А. В. и Павлова, К. С. (2015). Обзор экологических проблем на территории Республики Алтай. Проблемы региональной экологии, № 2, сс. 32–37.
16. Робертус, Ю. В. (ред.) (2020). Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Республики Алтай в 2019 г. Горно-Алтайск: Правительство Республики Алтай, 120 с.
17. Робертус, Ю. В., Кивацкая, А. В, Любимов, Р. В. и Ситникова, В. А. (2019). Экологическое состояние акватории Манжерокского озера. Природные ресурсы Горного Алтая, № 1-2, сс. 85–89.
18. Селедцов, Н. Г. (1963). Айское, Манжерокское, Теньгинское озера. Известия АО ГО СССР, Вып. 2, сс. 54–73.
19. Хендерсон-Селлерс, Б. и Маркленд, Х. Р. (1990). Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. Л.: Гидрометеоиздат, 278 с.
20. Цимбалей, Ю. М. (2009). Манжерокское озеро в Горном Алтае: современное состояние и перспективы рекреационного освоения. Известия РГО, Т. 141, Вып. 3, сс. 56–62.
21. Цимбалей, Ю. М. (2014). О геотехнических мерах в восстановлении и охране Манжерокского озера. Известия АО РГО, Вып. 35, сс. 58–62.
22. Шитов, А. В., Минаев, А. И., Федоткина, Н. В., Сухова, М. Г., Журавлева, О. В., Модина, Т. Д., Собчак, Р. О., Папина, О. В., Кочеева, Н. А., Дмитриев, А. Н., Банникова, О. И., Климова, О. В., Мананкова, Т. И., Робертус, Ю. В., Кац, В. Е., Доставалова, М. С., Малков, Ю. П., Малков, П. Ю., Малкова, А. Н., Малков, Н. П., Машошина, И. А., Ильиных, И. А., Дивак, А. А., Северова, С. А., Веселовский, Е. Д., Аванесян, Р. А., Каранин, А. В. и Драчев, С. С. (2006). Природные комплексы Майминского района Республики Алтай. Горно- Алтайск: РИО ГАГУ, 200 с.

Скачать

Смирнова В. С., Теканова Е. В., Калинкина Н. М., Чернова Е. Н.СОСТОЯНИЕ ФИТОПЛАНКТОНА И ЦИАНОТОКСИНЫ В ПЯТНЕ «ЦВЕТЕНИЯ» В ОЗЕРЕ СВЯТОЗЕРО (БАССЕЙН ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА, РОССИЯ)
Smirnova V. S., Tekanova E. V., Kalinkina N. M., Chernova E. N.PHYTOPLANKTON STATE AND CYANOTOXINS IN THE SVYATOZERO LAKE BLOOM SPOT (ONEGA LAKE BASIN, RUSSIA)
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.50-60

Введение. Впервые выполнены исследования состояния фитопланктона в период «цветения» воды в эвтрофном озере Святозеро (61о32´ с. ш., 33о35´ в. д.), используемом для разведения форели, расположенном в республике Карелия Северно-Западного региона России. Для северных водоемов цветение воды не характерно. Однако в условиях потепления климата и масштабного развития форелеводства в регионе изучение «цветущих» водоемов и связанных с этим последствий для северных водных экосистем и человека становится актуальным. Методы. Обработка проб фитопланктона и измерение фотосинтеза проводились общепринятыми методами. Концентрацию хлорофилла а в воде определяли спектрофотометрически, содержание цианотоксинов оценено методом жидкостной хромато-масс- спектрометрии. Результаты. В сентябре 2019 г. в пятне цветения были изучены структурные, количественные и функциональные характеристики фитопланктона. Численность фитопланктона составила 198,712 млн кл./л, биомасса — 14,945 мг/л, концентрация хлорофилла а достигала 215,3 мкг/л, что соответствовало β-эвтрофному состоянию экосистемы в районе исследования. Выявлено, что 99,8 % биомассы и 96,7 % численности сообщества составляли цианобактерии. Доминантом сообщества (42 %) были виды рода Microcystis, которые являются известными потенциальными продуцентами цианобактериальных гепатотоксинов микроцистинов. Установлено присутствие микроцистинов, содержание которых в клеточной и внеклеточной фракциях было одинаковым и в сумме составляло 12,56 мкг/л. Идентифицировано 8 структурных вариантов микроцистинов, около 90 % в их суммарное содержание вносил [D-Asp3]MC-RR. Наиболее токсичный вариант MC-LR присутствовал в следовом количестве только в биомассе. По нормам Всемирной организации здравоохранения содержание микроцистинов и численность цианобактериальных клеток в пятне цветения в оз. Святозеро соответствует среднему уровню опасности при рекреационном использовании водоема и может представлять опасность для здоровья человека. Заключение. Необходимо контролировать состав фитопланктона, присутствие потенциально токсичных видов цианобактерий и цианотоксинов, а также состояние выращиваемой в оз. Святозеро форели, так как цианотоксины могут накапливаться в тканях рыб.
Ключевые слова: эвтрофирование, фитопланктон, цианобактерии, биогенные элементы, цианотоксины, микроцистины, Карелия, Россия
Список литературы: 1. Александров, Б. М., Беляева, К. И., Покровский, В. В., Стефановская, А. Ф. и Урбан, В. В. (1959). Оз. Святозеро. Озера Карелии. Петрозаводск: Госиздат Карельской АССР, сс. 211–225.
2. Баранов, И. В. (1962). Лимнологические типы озер СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 276 с.
3. Госкомитет СССР по охране природы (1990). ГОСТ 17.1.4.02–90. Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла а. М.: Издательство стандартов.
4. Ильмаст, Н. В., Китаев, С. П., Кучко, Я. А. и Павловский, С. А. (2008). Гидроэкология разнотипных озер южной Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 92 с.
5. Калинкина, Н. М., Теканова, Е. В., Сабылина, А. В. и Рыжаков, А. В. (2019). Изменения гидрохимического режима Онежского озера с начала 1990-х годов. Известия Российской академии наук. Серия географическая, № 1, сс. 62–72. DOI: 10.31857/S2587-55662019162-72.
6. Калинкина, Н. М., Филатов, Н. Н., Теканова, Е. В. и Балаганский, А. Ф. (2018). Многолетняя динамика стока железа и фосфора в Онежское озеро с водами р. Шуя в условиях климатических изменений. Региональная экология, № 2 (52), сс. 65–73. DOI: 10.30694/1026-5600-2018-2-65-73.
7. Калмыков, М. В. (1998). Водоемы среднего участка реки Шуи и озеро Ведлозеро. Химический состав донных отложений. В: Современное состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1992– 1997 гг. Петрозаводск: КарНЦ РАН, сс. 146–148.
8. Китаев, С. П. (2007). Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 395 с.
9. Кузнецов, С. И. и Дубинина, Г. А. (1989). Методы изучения водных микроорганизмов. М.: Наука, 285 с.
10. Лозовик, П. А., Сабылина, А. В. и Рыжаков, А. В. (2013). Химический состав озерных вод. В: Филатов, Н. Н. и Кухарев, В. И. (ред.) Озера Карелии. Справочник. Петрозаводск: КарНЦ РАН, сс. 30–37.
11. Михеева, Т. М., Остапеня, А. П., Ковалевская, Р. З. и Лукьянова, Е. В. (1998). Пико- и нанофитопланктон пресноводных экосистем. Минск: Белгосуниверситет, 196 с.
12. Мордухай-Болтовской, Ф. Д. (ред.) (1975). Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука, 240 с.
13. Русских, Я. В., Чернова, Е. Н., Воякина, Е. Ю., Никифоров, В. А. и Жаковская, З. А. (2012). Определение цианотоксинов в водной матрице методом высокоэффективной жидкостной хроматографии — масс-спектрометрии высокого разрешения. Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), № 17 (43), сс. 61–66.
14. Сабылина, А. В. (1991). Святозерская группа озер. В: Поверхностные воды озерно-речной системы Шуи в условиях антропогенного воздействия. Петрозаводск: Карелия, сс. 72–80.
15. Сабылина, А. В., Мартынова, Н. Н. и Басов, М. И. (1998). Водоемы среднего участка реки Шуи и озеро Ведлозеро. Химический состав воды. В: Современное состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1992–1997 гг. Петрозаводск: КарНЦ РАН, сс. 139–145.
16. Степанова, Н. Ю., Халиуллина, Л. Ю., Никитин, О. В. и Латыпова, В. З. (2012). Структура и токсичность цианобактерий в рекреационных зонах водоемов Казанского региона. Вода: химия и экология, № 11 (53), сс. 67–72.
17. Теканова, Е. В. (2013). Первичная продукция. В: Филатов, Н. Н. и Кухарев, В. И. (ред.) Озера Карелии. Справочник. Петрозаводск: КарНЦ РАН, сс. 49–51.
18. Теканова, Е. В., Калинкина, Н. М. и Кравченко, И. Ю. (2018). Геохимические особенности функционирования биоты в водоемах Карелии. Известия Российской академии наук. Серия географическая, № 1, сс. 90–100. DOI: 10.7868/ S2587556618010083.
19. Филатов, Н. Н. и Кухарев, В. И. (ред.) (2013). Озера Карелии. Справочник. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 464 с.
20. Филатов, Н. Н., Руховец, Л. А., Назарова, Л. Е., Георгиев, А. П., Ефремова, Т. В. и Пальшин, Н. И. (2014). Влияние изменений климата на экосистемы озер севера Европейской территории России. Ученые записки, № 34, сс. 48–55.
21. Хендерсон-Селлерс, Б. и Маркленд, Х. Р. (1990). Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. Л.: Гидрометеоиздат, 278 с.
22. Чекрыжева, Т. А. (1998). Водоемы среднего участка реки Шуи и озеро Ведлозеро. Фитопланктон. В: Современное состояние водных объектов Республики Карелия. По результатам мониторинга 1992–1997 гг. Петрозаводск: КарНЦ РАН, сс. 148–150.
23. Чекрыжева, Т. А. и Рыжков, Л. П. (2014). Экологическое состояние оз. Святозеро по фитопланктону. В: Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Материалы V Всероссийской научной конференции с международным участием, 23–27 июня 2014 г. Часть 2. Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, сс. 243–247.
24. Чернова, Е. Н., Русских, Я. В., Подольская, Е. П. и Жаковская, З. А. (2016). Определение микроцистинов и анатоксина-а методом жидкостной хромато- масс-спектрометрии низкого разрешения. Научное приборостроение, Т. 26, № 1, сс. 11–25.
25. Belykh, O. I., Gladkikh, A. S., Sorokovikova, E. G., Tikhonova, I. V., Potapov, S. A. and Fedorova, G. A. (2013). Microcystin-producing cyanobacteria in water reservoirs of Russia, Belarus and Ukraine. Chemistry for Sustainable Development, Vol. 21, No. 4, pp. 347–361.
26. Chernova, E., Russkikh, I., Voyakina, E. and Zhakovskaya, Z. (2016). Occurrence of microcystins and anatoxin-a in eutrophic lakes of Saint Petersburg, Northwestern Russia. Oceanological and Hydrobiological Studies, Vol. 45, Issue 4, pp. 466–484. DOI: 10.1515/ohs-2016-0040.
27. Chorus, I. (2012). Current approaches to cyanotoxin risk assessment, risk management and regulations in different countries. Dessau-Roßlau: Federal Environment Agency, 147 p.
28. Chorus, I. and Bartram, J. (eds.) (1999). Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public health consequences, monitoring and management. London: Routledge, 432 p.
29. Davis, T. W., Berry D. L., Boyer G. L. and Gobler C. J. (2009). The effects of temperature and nutrients on the growth and dynamics of toxic and non-toxic strains of Microcystis during cyanobacteria blooms. Harmful Algae, Vol. 8, Issue 5, pp. 715– 725. DOI: 10.1016/j.hal.2009.02.004.
30. Drobac, D., Tokodi, N., Lujić, J., Marinović, Z., Subakov- Simić, G., Dulić, T., Važić, T., Nybom, S., Meriluoto, J., Codd,G. A. and Svirčev, Z. (2016). Cyanobacteria and cyanotoxins in fishponds and their effects on fish tissue. Harmful Algae, Vol. 55, pp. 66–76. DOI: 10.1016/j.hal.2016.02.007.
31. Feurstein, D., Stemmer, K., Kleinteich, J., Speicher, T. and Dietrich, D. R. (2011). Microcystin congener- and concentration-dependent induction of murine neuron apoptosis and neurite degeneration. Toxicological Sciences, Vol. 124, Issue 2, pp. 424–431. DOI: 10.1093/toxsci/kfr243.
32. Huisman, J., Codd, G. A., Paerl, H. W., Ibelings, B. W., Verspagen, J. M. H. and Visser, P. M. (2018). Cyanobacterial blooms. Nature Reviews Microbiology, Vol. 16, No. 8, pp. 471–483. DOI: 10.1038/s41579-018-0040-1.
33. Kotak, B. G., Lam, A. K.-Y., Prepas, E. E. and Hrudey, S. E. (2000). Role of chemical and physical variables in regulating microcystin-LR concentration in phytoplankton of eutrophic lakes. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, Vol. 57, Issue 8, pp. 1584–1593. DOI: 10.1139/f00-091.
34. Krüger, T., Hölzel, N. and Luckas, B. (2012). Influence of cultivation parameters on growth and microcystin production of Microcystis aeruginosa (Cyanophyceae) isolated from Lake Chao (China). Microbial Ecology, Vol. 63, Issue 1, pp. 199–209. DOI: 10.1007/s00248-011-9899-3.
35. Li, J., Li, R. and Li, J. (2017). Current research scenario for microcystins biodegradation — A review on fundamental knowledge, application prospects and challenges. Science of the Total Environment, Vol. 595, pp. 615–632. DOI: 10.1016/j. scitotenv.2017.03.285.
36. Malbrouck, C. and Kestemont, P. (2006). Effects of microcystins on fish. Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 25, Issue 1, pp. 72–86. DOI: 10.1897/05-029R.1.
37. Massey, I. Y., Yang, F., Ding, Z., Yang, S., Guo, J., Tezi, C., Al-Osman, M., Kamegni, R. B. and Zeng, W. (2018). Exposure routes and health effects of microcystins on animals and humans: A mini-review. Toxicon, Vol. 151, pp. 156–162. DOI: 10.1016/j. toxicon.2018.07.010.
38. Oh, H.-M., Lee, S. J., Jang, M.-H. and Yoon, B.-D. (2000). Microcystin production by Microcystis aeruginosa in a phosphorus-limited chemostat. Applied and Environmental Microbiology, Vol. 66, Issue 1, pp. 176–179. DOI: 10.1128/ aem.66.1.176-179.2000.
39. Paerl, H. W., Hall, N. S. and Calandrino, E. S. (2011). Controlling harmful cyanobacterial blooms in a world experiencing anthropogenic and climatic-induced change. Science of the Total Environment, Vol. 409, Issue 10, pp. 1739–1745. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.02.001.
40. Sivonen, K. and Jones, G. (1999). Cyanobacterial toxins. In: Chorus, I. and Bartram, J. (eds.) Toxic Cyanobacteria in Water. A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. London: Routledge, pp. 41–111.
41. Srivastava, A., Choi, G.-G., Ahn, C.-Y., Oh, H.-M., Ravi, A. K. and Asthana, R. K. (2012). Dynamics of microcystin production and quantification of potentially toxigenic Microcystis sp. using real-time PCR. Water Research, Vol. 46, Issue 3, pp. 817–827. DOI: 10.1016/j.watres.2011.11.056.
42. Vézie, C., Rapala, J., Vaitomaa, J., Seitsonen, J. and Sivonen, K. (2002). Effect of nitrogen and phosphorus on growth of toxic and nontoxic Microcystis strains and on intracellular microcystin concentrations. Microbial Ecology, Vol. 43, Issue 4, pp. 443–454. DOI: 10.1007/s00248-001-0041-9.
43. WHO (2003). Guidelines for safe recreational water environments. Vol. 1. Coastal and fresh waters. Geneva: WHO, 219 p.
44. WHO (2017). Guidelines for drinking-water quality, 4th edition, incorporating the 1st addendum. Geneva: WHO, 541 p.
45. Zhang, D., Xie, P., Liu, Y. and Qiu, T. (2009). Transfer, distribution and bioaccumulation of microcystins in the aquatic food web in Lake Taihu, China, with potential risks to human health. Science of the Total Environment, Vol. 407, Issue 7, pp. 2191–2199. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2008.12.039.

Скачать

Шабалин В. В., Рогожина Т. С.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ, РАСТВОРЕННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ
Shabalin V. V., Rogozhina T. S.DETERMINATION OF COMPONENTS, DISSOLVED ORGANIC AND INORGANIC SUBSTANCES IN NATURAL WATERS
DOI: 10.23968/2305-3488.2021.26.1.61-70

Введение. Существуют определенные проблемы в обеспечении качественной питьевой водой в крупных городских агломерациях. Причинами такого положения являются ухудшение качества воды, неудовлетворительное состояние и серьезная изношенность объектов инфраструктуры водоснабжения. Материалы и методы. Рассматривается состав питьевой воды в системе водоснабжения Санкт-Петербурга на присутствие наночастиц SiO2 и Al2O3 и органических веществ, включающих растворимые белки, белковые компоненты и соли. В настоящей работе оценивали концентрацию и распределение наночастиц и органических примесей в осадке при испарении воды из образца, взятого в форме капли. При этом использовались: методы дегидратации водных капель с образованием твердой фазы и оптического анализа структуры осадка на основе анализа и распознавания изображений (видео- и фоторегистрации микроскопических изображений); математическое моделирование формирования структур осадка и статистический анализ полученных результатов. Результаты. Наличие примесей в воде рассматривалось по формированию кольцевых периодических структур в осадках водных растворов. Анализ полученных структур позволил определить состав данной смеси и наличие процентного содержания отдельных фракций по типу структурных элементов и их периодичности. Математическая модель рассмотрела процессы осаждения частиц из раствора. Расчеты проводились на модельных жидкостях и позволили получить зависимости распределений различных растворенных частиц в структуре твердой фазы, а также описать механизм стадийности в осаждении при ее формировании.
Ключевые слова: белково-солевые растворы, наночастицы, дегидратация капли на твердой подложке, структура осадка, вейвлет-преобразование изображений, определение периодичности структуры изображений
Список литературы: 1. Абрамов, Н. Н. (1982). Водоснабжение. 3-е издание. М.: Стройиздат, 440 с.
2. Антоненков, Д. А. (2009). Особенности применения различных методов исследования размерного состава и концентрации взвешенного в воде вещества. Вестник СевНТУ, Вып. 97: Механика, энергетика, экология, cc. 181–187.
3. Богатиков, О. А. (2003). Неорганические наночастицы в природе. Вестник РАН, Т. 73, № 5, cc. 426–428.
4. Глушкова, А. В., Радилов, А. С. и Рембовский, В. Р. (2007). Нанотехнологии и нанотоксикология — взгляд на проблему. Токсикологический вестник, № 6 (87), сс. 4–8.
5. Зайцева, Н. В., Землянова, М. А., Звездин, В. Н., Лебединская, О. В., Мелехин, С. В., Саенко, Е. В. и Махмудов, Р. Р. (2013). Морфологические особенности тканей внутренних органов и систем при воздействии нанодисперсного оксида марганца (3, 4). Вестник Российской академии медицинских наук, Т. 68, № 2, cc. 18–23.
6. Захарова, Г. П. и Шабалин, В. В. (2014). Процессы структурообразования при клиновидной дегидратации простых и многокомпонентных растворов. Российская оториноларингология, № 6 (73), сс. 31–37.
7. Иванов, С. Д. (2013). Железо и рак: роль ионов железа в процессе канцерогенеза и при лучевой терапии опухоленосителей. Успехи современной биологии, Т. 133, № 5, сс. 481–494.
8. Колегов, К. С. (2014). Формирование кольцевых структур в высыхающей под шаблоном пленке коллоидного раствора. Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование», T. 7, № 1, cc. 24–33. DOI: 10.14529/mmp140103.
9. Масалов, В. М., Сухинина, Н. С. и Емельченко, Г. А. (2011). Наноструктура частиц диоксида кремния, полученных многоступенчатым методом Штобера–Финка– Бона. Химия, физика и технология поверхности, Т. 2, № 4, cc. 373–384.
10. Сергеев, И. Ю. (2018). Повышение эффективности радиационного мониторинга закрытого административного территориального образования с объектами атомной промышленности и прилегающих территорий. Сибирский пожарно-спасательный вестник, № 3 (10), cc. 9–12.
11. Тарасевич, Ю. Ю. (2004). Механизмы и модели дегидратационной самоорганизации биологических жидкостей. УФН, T. 174, № 7, cc. 779–790. DOI: 10.1070/ PU2004v047n07ABEH001758.
12. Шабалин, В. В. (2018). Биофизические механизмы формирования твердофазных структур биологических жидкостей человека. Диссертация на соискание степени доктора биологических наук. СПб.: СПбГУ.
13. Эльпинер, Л. И. (2009). Влияние водного фактора на формирование здоровья человека. Вода: химия и экология, № 3 (9), cс. 6–10.
14. Borodulin, V. B., Durnova, N. A., Vasiliadis, R. A., Losev, O. E., Chesovskih, Yu. S., Goroshinskaya, I. A., Kachesova, P. S., Babushkina, I.V. and Polozhentsev, O. E. (2015). Study of the biological effect of iron nanoparticles. Nanotechnologies in Russia, Vol. 10, No. 3-4, pp. 268–277. DOI: 10.1134/S1995078015020056.
15. Buzoverya, M. E., Shcherbak, Yu. P. and Shishpor, I. V. (2012). Experimental investigation the serum albumin fascia microstructure, Technical Physics, Vol. 57, No. 9, pp. 1270–1276. DOI: 10.1134/S1063784212090071.
16. Durnev, A. D. (2008). Toxicology of nanoparticles. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, Vol. 145, Issue 1, pp. 72–74. DOI: 10.1007/s10517-008-0005-x.
17. Freed-Brown, J. (2014). Evaporative deposition in receding drops. Soft Matter, Vol. 10, Issue 47, pp. 9506–9510. DOI: 10.1039/C4SM02133A.
18. Gatti, A. M. and Montanari, S. (2005). Risk assessment of micro and nanoparticles and the human health. In: Nalwa, H. S. (ed.) Handbook of nanostructured biomaterials and their applications in nanobiotechnology. Stevenson Ranch: American Scientific Publishers, pp. 347–369.
19. Gleason, K. (2014). Experimental and numerical investigations of microdroplet evaporation with a forced pinned contact line. BSc Thesis in Aerospace Engineering. Orlando: University of Central Florida.
20. Hu, H. and Larson, R. G. (2002). Evaporation of a sessile droplet on a substrate. The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 106, Issue 6, pp. 1334–1344. DOI: 10.1021/jp0118322.
21. Joksimovic, R., Watanabe, S., Riemer, S., Gradzielski, M. and Yoshikawa, K. (2014). Self-organized patterning through the dynamic segregation of DNA and silica nanoparticles. Scientific Reports, Vol. 4, 3660. DOI: 10.1038/srep03660.
22. Shen, X., Ho, C.-M. and Wong, T.-S. (2010). Minimal size of coffee ring structure. The Journal of Physical Chemistry B, Vol. 114, Issue 16, pp. 5269–5274. DOI: 10.1021/jp912190v.
23. Song, H. M., Ye, P. D. and Ivanisevic, A. (2007). Elastomeric nanoparticle composites covalently bound to Al2O3/ GaAs surfaces. Langmir, Vol. 23, Issue 18, pp. 9472–9480. DOI: 10.1021/la700979r.
24. Tan, H., Diddens, C., Versluis, M., Butt, H.-J., Lohse, D. and Zhang, X. (2017). Self-wrapping of an ouzo drop induced by evaporation on a superamphiphobic surface. Soft Matter, Vol. 13, No. 15, pp. 2749–2759. DOI: 10.1039/C6SM02860H.
25. Thiele, U. (2014). Patterned deposition at moving contact lines. Advances in Colloid and Interface Science, Vоl. 206, pp. 399–413. DOI: 10.1016/j.cis.2013.11.002.
26. Yunker, P. J., Lohr, M. A., Still, T., Borodin, A., Durian, D. J. and Yodh, A. G. (2013). Effects of particle shape on growth dynamics at edges of evaporating drops of colloidal suspensions. Physical Review Letters, Vol. 110, Issue 3, 035501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.035501.

Скачать