Способ определения допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах
Владельцы патента RU 2481574:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова" (ФГБОУ ВПО "Курская ГСХА") (RU)
Изобретение относится к экологии и может быть использовано для определения допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах. Для этого проводят анализ проб воды, взятых по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием. При этом определение допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах проводят с учетом экспоненциального роста микроорганизмов по формуле: где НДВмикроб - масса сброса; W - объем сточных и иных вод, содержащих микроорганизмы, тыс. м3/год; Кд - допустимое содержание микробиологического или паразитологического показателя в сточных водах; К - корректирующий коэффициент для определения норматива допустимого воздействия по привнесению микроорганизмов с учетом закона их экспоненциального роста, определяемый по формуле: где Р - процент загрязнения микроорганизмами; t - временной промежуток, количество лет. Изобретение обеспечивает определение допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах с учетом роста микроорганизмов. 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к экологии, в частности к способам определения ПДК в природных водных объектах.
Известен способ в соответствии с утвержденными Методическими указаниями (утв. приказом МПРРФ от 12.12.2007 №328 М., 2007), заключающийся в том, что допустимое количество привносимых микробиологических показателей в условных единицах определяют по следующей формуле:
где НДВмикроб - масса сброса в единицах КОЕ, БОЕ и др.;
W - объем сточных и иных вод, содержащих микроорганизмы, тыс. м3/год;
Кд - допустимое содержание микробиологического (паразитологического) показателя в сточных водах (нормативы качества по микробиологическим параметрам, оценивающимся по пробам воды, взятым по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием).
Данный способ не учитывает рост микроорганизмов. Поэтому следует отметить, что нормы привнесения микроорганизмов, рассчитанные по вышеназванной формуле, будут завышенными, в особенности для большого периода времени.
Технической задачей изобретения является определение допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах с учетом роста микроорганизмов.
В настоящее время ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Курской области» были проведены микробиологические исследования открытых водоемов области. В таблице 1 представлены результаты исследований и рассчитан коэффициент корреляции rxy для выявления возможностей статистической связи между объемом сточных вод и изменением уровня нестандартных проб по микробиологическим показателям всего по Курской области и в том числе по г.Курску. В результате было выявлено, что довольно высокие показатели коэффициента корреляции rxy характерны для сточных вод Курской области: 0,77 - по микробиологическим показателям, что говорит о наличии линейной зависимости между рассматриваемыми показателями.
В настоящее время Приказом Министерства природных ресурсов Российской Федерации утверждены Методические указания по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты, а также Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей. Следует отметить, что они тесно связаны между собой, так как нормативы допустимых сбросов (НДС) разрабатываются в соответствии с нормативами допустимых воздействий на водные объекты (НДВ).
Актуальным является необходимость учета всех факторов вредного антропогенного воздействия хозяйственной деятельности человека при разработке норм допустимого воздействия на водные объекты по привнесению микроорганизмов.
Задача решается тем, что для определения общей массы микроорганизмов в пробах воды, взятых по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием на заданный период времени t, воспользуемся следующей формулой:
где: Q0 - начальное количество микроорганизмов;
Q - количество микроорганизмов на заданный период времени;
К - коэффициент загрязнения, расчет которого предлагаем вести по непрерывной (экспоненциальной) схеме. Коэффициент, соответствующий этой схеме расчета, имеет вид:
где: Р - процент загрязнения микроорганизмами;
t - временной промежуток (количество лет).
Без учета коэффициента К расчеты по привнесению микроорганизмов в течение времени получаются заниженными в пробах воды, взятых по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием. Для расчетов на практике необходимо воспользоваться предложенной формулой расчета, т.к. наиболее точно согласно природным процессам загрязнение микроорганизмами происходит по экспоненциальному росту (закону роста).
Закон экспоненциального роста микроорганизмов, открытый А.Фелпсом в 1936 г., т.е. около 70 лет назад, лежит в основе современной микробиологии. Коэффициент роста загрязнения микроорганизмами, получаемый при проведении расчетов по экспоненциальной схеме более высокий, чем при использовании сложной (нелинейной) схемы. Однако при невысоких значениях процентов загрязнения Р (от 7 до 8%) процент расхождения между коэффициентами невысокий (2,37-3,09% при t=10 лет). При более высоких значениях процента привнесения микроорганизмов Р необходимо использовать экспоненциальную схему расчета.
Таким образом, формула для определения допустимого количества привносимых микробиологических показателей в условных единицах в поверхностные водные объекты, с учетом вышеизложенного, принимает следующий вид:
где НДВмикроб - масса сброса в единицах КОЕ, БОЕ и др.;
W - объем сточных и иных вод, содержащих микроорганизмы, тыс. м3/год;
Кд - допустимое содержание микробиологического (паразитологического) показателя в сточных водах (нормативы качества по микробиологическим параметрам);
К - корректирующий коэффициент для определения норматива допустимого воздействия по привнесению микроорганизмов с учетом закона их экспоненциального роста. Данный коэффициент дифференцирован по отношению к времени воздействия t и процента привнесения микроорганизмов со сточными водами Р, что видно из данных таблицы 2 (приложение).
Коэффициент К обратно пропорционален коэффициенту превышения роста микроорганизмов по отношению к росту объема разбавляющих их сточных вод, в связи с которым могут быть значительные искажения данных по загрязнению водоемов, в особенности в течение большого периода времени t.
Пример осуществления способа.
На участке реки взяты пробы воды в период с 2002 г. по 2006 г. по микробиологическим показателям Курской области (г.Курска) (табл.1, приложение).
По результатам проведенных анализов были получены данные, рассчитанные по существующей методике (формула 1) и по предложенной, с учетом экспоненциального роста микроорганизмов, (формуле 4) (табл.3) до 2016 года.
| Таблица 3 | ||||||
| Определение допустимого количества привносимых микробиологических показателей водоемов по известному и предложенному способам за период 10 лет. | ||||||
| НДВмикроб × 10-6 по формуле 1 | НДВмикроб × 10-6 по формуле 4 | |||||
| процент загрязнения | 10% | 15% | 20% | 10% | 15% | 20% |
| Курская обл., всего | 651,97 | 651,97 | 651,97 | 482,46 | 365,10 | 267,31 |
| г.Курск | 1726,50 | 1726,50 | 1726,50 | 1277,61 | 966,84 | 707,871 |
Из анализа полученных данных следует, что допустимое количество привносимых микроорганизмов завышены, что ведет к недооценке опасности уровня загрязнения водных объектов, прилегающих территорий и негативно сказываются на здоровье населения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методические указания по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты. М., 2007 (утв. приказом МПРРФ от 12.12.2007 №328). - с.14.
Приложение.
Способ определения допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах, включающий анализ проб воды, взятых по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием, отличающийся тем, что определение допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах проводят с учетом экспоненциального роста микроорганизмов по формуле
,
где НДВ микроб - масса сброса;
W - объем сточных и иных вод, содержащих микроорганизмы, тыс.м3/год;
Кд - допустимое содержание микробиологического или паразитологического показателя в сточных водах;
К - корректирующий коэффициент для определения норматива допустимого воздействия по привнесению микроорганизмов с учетом закона их экспоненциального роста, определяемый по формуле
где Р - процент загрязнения микроорганизмами;
t - временной промежуток, количество лет.
