Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологический анализ и регулирование инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Экологический анализ и регулирование инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах"

На правах рукописи

ШЕВЦОВ Дмитрий Алексеевич

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ИНАКТИВАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПАРАЗИТОЗОВ В УРБОАРЕАЛАХ

Специальность: 03.00.16 - «Экология. Технические науки»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2003

Работа выполнена в Ростовском государственном строительном университете (РГСУ)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Долженко Лидия Алексеевна

Научный консультант: кандидат медицинских наук, старший

научный сотрудник Хроменкова Елена Павловна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Приваленко Валерий Владимирович кандидат технических наук, Посупонько Сергей Васильевич

Ведущая организация: Комитет по охране окружающей среды и

природных ресурсов администрации Ростовской области

Защита состоится «_»_2003 г. в_часов на заседании

диссертационного совета № Д 212.207.03 в Ростовском государственном строительном университете по адресу: 344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая 162, ауд._.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГСУ.

Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь диссертационнрго совета, канд. техн. наук,

проф. '/гаГ'"^? Сергей Леонардович Пушенко

^ооН \\JoC

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы исследования. В условиях все возрастающей антропогенной нагрузки на водные и почвенные ресурсы окружающей среды первостепенное значение приобретают экологические исследования причин и способов предотвращения их воздействия.

Размещение жидких и твердых отходов техногенных объектов в окружающей среде приносит, помимо физических и химических компонентов, огромное количество жизнеспособных возбудителей паразитарных заболеваний. Высокая устойчивость экологического цикла возбудителей паразитозов способствует накоплению их в водных и почвенных объектах урбоареалов, что приводит к массовому распространению паразитарных заболеваний среди населения и животных.

Применение традиционных методов обеззараживания указанных отходов не обеспечивает необходимую эффективность дегельминтизации паразитарной основы. Использование специальных способов в большинстве случаев экономически нерентабельно и экологически небезопасно. Поэтому отходы техногенных объектов являются эпидемиологически опасными субстратами для окружающей среды и не могут быть использованы в качестве удобрений (СанПиН 2.1.7.573-96). Техногенные системы являются основным поставщиком возбудителей паразитозов в окружающую среду.

Поэтому экологический анализ и регулирование инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, в первую очередь, необходимо производить в местах их распространения и сосредоточения - техногенных системах.

Данная работа выполнялась в рамках Государственной программы «Архитектура и строительство» по госбюджетной теме «Совершенствование процессов очистки природных и сточных вод Южного региона с учетом экологических требований» (номер Государственной регистрации 01.9.40001739). ____________

1РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ .

БИБЛИОТЕКА 1 С. Петербург , I • 09 ИНб мтУ5? I

—тт— I N1 ■ ЩИЛШ)

1.2. Область исследования: прикладная экология - исследование особенностей эмбриогенеза и инактивации паразитарного загрязнения в техногенных системах для предотвращения обсеменения водных и почвенных ресурсов урбоареалов.

1.3. Объектом исследования являлись техногенные объекты урбоареалов, загрязняющие водные и почвенные ресурсы окружающей среды возбудителями паразитозов

1.4. Предмет исследования - состояние и регулирование биологического цикла возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов.

1.5. Цель и задачи работы - анализ и обоснование путей оптимизации процесса инактивации паразитозов под действием биотических и абиотических факторов в твердых и жидких отходах техногенных систем.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• выявление проблемных ареалов образования и распространения возбудителей паразитозов и разработка концептуальной схемы их инактивации;

• теоретическое описание особенностей перемещения и инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов;

• обоснование классификационных признаков инактивации яиц гельминтов в твердой и жидкой фазах органических отходов;

• теоретико-экспериментальная оценка и оптимизация процесса инактивации возбудителей паразитозов при комбинированном воздействии абиотических и биотических факторов;

• разработка и внедрение биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразитозов в природоохранные системы урбоареалов.

1.6. Основная идея работы. Предотвращение паразитарного загрязнения водных и почвенных объектов урбоареалов за счет вывода в них полностью дегельминтизированных жидких и твердых отходов.

1.7. Методы исследования. Основными методами исследования являлись: систематический анализ процессов дегельминтизации в техногенных системах, имитационное моделирование процессов инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, активное планирование экспериментов с использованием апробированных методик санитарной паразитологии, статистическая обработка экспериментальных данных и математическое описание процессов инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых отходах.

1.8. Научная новизна работы:

• предложена модель взаимодействия процесса дегельминтизации жидкой и твердой частей органических отходов с водными и почвенными объектами окружающей среды;

• получены зависимости эффективности инактивации возбудителей паразитозов препаратом «Бингсти» от концентрации органических загрязнений и гидродинамических характеристик движения жидких и твердых отходов в техногенных системах;

• установлены показатели позитивного и негативного воздействий биотических и абиотических факторов техногенных систем на возбудителей паразитозов и выявлены процессы блокирования и деблокирования яиц гельминтов в органических субстратах;

• установлено слабое бактерицидное действие биоаэрационной обработки на индикаторные колиформные организмы в водной среде.

1.9. Наиболее существенные научные результаты, полученные лично автором состоят:

• в установлении степени вклада стадий накопления, транспортировки и обработки жидких и твердых отходов в процесс инактивации возбудителей паразитозов;

• в экспериментальном обосновании оптимальных параметров комбинированного воздействия препарата «Бингсти» и аэрации на возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах,

анализе результатов, математической формализации выявленных зависимостей и эколого-экономической оценке реализации биоаэрационной технологии в техногенных системах.

1.10. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием стандартных методик паразитологических исследований и общепринятых методик определения показателей качества твердых и жидких субстратов, выполнением планирования экспериментов в программе ПЭСМ4ф, математической формализацией результатов большого массива опытов с помощью пакетов статистического анализа Microsoft Excel и Statistica (StatSoft Inc.), сходимостью данных теоретических исследований с результатами экспериментов (относительная погрешность ±11%, при доверительной вероятности 0,95).

1.11. Практическая значимость работы:

• разработана экологически обоснованная, ресурсосберегающая, высокоэффективная биоаэрационная технология инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов;

• обоснованы точки ввода и технические решения по биоаэрационной обработке в ходе процессов накопления, транспортировки и обработки органических отходов;

• на базе производственных испытаний биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразитозов разработаны рекомендации по реконструкции техногенных систем г. Усть-Лабинск; экономических эффект от внедрения составил 683 тыс. руб./год;

• составлены рекомендации для включения биоаэрационной технологии в классические схемы сбора, транспортировки и обработки органических отходов в зависимости от соотношения количественных и гидравлических параметров;

• получены два патента РФ на способы инактивации возбудителей паразитозов в жидкой и твердой фазах органических отходов, свидетельство на полезную модель насосной станции.

1.12. Реализация результатов работы. Рекомендации по интенсификации дегельминтизации жидких и твердых органических субстратов с применением растительного препарата реализованы в ряде проектов строительства и реконструкции систем коммунального хозяйства Ростовской области и Краснодарского края, используются в деятельности природоохранных органов Ростовской области и учебном процессе РГСУ.

1.13. Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

• модель взаимодействия процессов дегельминтизации органических отходов с водными и почвенными объектами окружающей среды базируется на концептуальной схеме инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, включающей этапы накопления, транспортировки и обработки жидких и твердых отходов;

• параметрически процессы дегельминтизации отходов на основных этапах характеризуются: их качественными характеристиками, временем накопления, характером движения потоков, величинами физико-механического, биологического и химического воздействий на возбудителей паразитозов;

• эффективность инактивации возбудителей паразитозов препаратом в жидких и твердых отходах определяется величинами органического загрязнения, рН, удельного расхода воздуха и концентрации препарата;

• процесс блокирования яиц гельминтов характеризуется величиной органической составляющей отходов и временем накопления, а процесс деблокирования - характером движения потоков отходов и воздействием физико-механических факторов;

• действие биоаэрационной обработки не нарушает естественного хода биологической обработки жидких и твердых отходов техногенных систем.

1.14. Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: международных научно-практических конференциях института инженерно-экологических систем РГСУ

(г. Ростов-на-Дону, 1997-2003 гг.); международных конференциях молодых специалистов Ростовской экономической академии (г. Ростов-на-Дону, 19972000 гг.).

1.15. Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 17 печатных работах, в том числе двух патентах РФ на изобретения №2120421, №2167825 и одном свидетельстве на полезную модель №15724.

1.16. Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 174 наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 234 страницы, из них 178 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков, 17 таблиц, 7 приложений на 30 страницах.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализируются биологический цикл миграции паразитарной основы в окружающей среде и современное состояние проблемы инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах.

В проблемный ареал образования и распространения возбудителей паразитозов входят практически все объекты антропогенной деятельности в окружающей среде. Высокая устойчивость такого цикла объясняется с одной стороны физиологическими особенностями строения и развития яиц гельминтов, а с другой - отсутствием техногенного барьера, перекрывающего выход паразитарной основы в объекты окружающей среды.

Изучив фоновые паразитарные характеристики урбоареалов Южного региона, установили, что основная масса возбудителей паразитозов сосредотачивается в жидких и твердых отходах предприятий пищевой промышленности, животноводческого и жилищно-коммунального хозяйства. Величина обсемененности яйцами гельминтов техногенных субстратов может достигать до 108 единиц на кубометр.

Эффективность дегельминтизации при стандартных процессах обработки и обезвреживания отходов в среднем не превышает 60%.

Обеззараживание жидких отходов сильными окислителями не обеспечивает их полной дегельминтизации, поэтому часть жизнеспособной паразитарной основы попадает в водоемы и на земледельческие поля орошения. Твердые субстраты, содержащие □ общего паразитарного загрязнения, попадают на сельскохозяйственные угодья, складируются в открытых отвалах или на свалках. Эксплуатационные мероприятия и аварии, происходящие в техногенных системах, приводят к паразитарному заражению территории вокруг сооружений и поражению паразитозами обслуживающего персонала. В результате, с каждым кубометром недостаточно дегельминтизированных жидких и твердых отходов в объекты окружающей среды поступает от сотни до нескольких десятков миллионов жизнеспособных возбудителей паразитозов.

Сравнительный анализ эффективности применения специальных методов дегельминтизации жидких и твердых субстратов показал, что практически все они имеют серьезные недостатки экологического или технико-экономического характера. В настоящее время оптимальным, комплексно учитывающим экономические затраты, техническую сложность и минимальный экологический ущерб, является использование растительных препаратов для дегельминтизации жидких и твердых техногенных отходов.

Использование сильных овицидных свойств препаратов растительного происхождения, обеспечивающих гибель всех видов яиц гельминтов, позволяет разработать новые высокоэффективные, малозатратные и экологически безопасные способы дегельминтизации отходов предприятий пищевой промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Базой для технического решения данной проблемы могут быть представления о механизмах инактивации возбудителей паразитозов под действием биотических и абиотических факторов техногенных систем.

Значительная устойчивость яиц гельминтов к действию биотических и абиотических факторов обусловлена, прежде всего, особенностями строения скорлупы, что является основной причиной их длительной выживаемости в

окружающей среде. Биологическая структура скорлупы представляет собой полупроницаемую белковую оболочку, благодаря чему яйца аскарид очень устойчивы к действию химических реагентов и изменениям параметров окружающей среды.

Яйцо гельминта является практически автономной системой, включающей в себя: запас питательных веществ, инструменты обмена веществ, программу развития эмбриона от бластомера до инвазионной личинки. Главной особенностью эмбриогенеза яиц гельминтов является необходимость газожидкостного обмена с внешней средой. Первостепенное значение в процессах внутреннего и внешнего обменов развивающегося яйца гельминта играет режим снабжения его кислородом. При полном блокировании внутри яйца наблюдается кислородное голодание, что вызывает торможение его эмбриогенеза. Поэтому жизнеспособность и скорость развития яйца гельминта находятся в неразрывной связи с концентрацией кислорода во внешней среде.

В жидких техногенных субстратах газожидкостный обмен невозможен вследствие образования вокруг яйца гельминта неоднородного изолирующего слоя из органических загрязнений - блокирующей оболочки, представленной на рис. 1.

3

Рис. 1. Состав блокирующей оболочки яйца аскариды: 1 -пигментирующий слой, 2 - вторичный слой из взвесей, 3 - органическая пленка

Турбулизация потока жидких отходов приводит к разрушению слоя из взвешенных веществ. Органическая пленка из вяжущих веществ и ПАВ более прочная, и может сохранять свою целостность. Состав, величина и устойчивость блокирующей оболочки к внешним воздействиям связаны с качественными характеристиками жидких и твердых органических отходов.

Негативным последствием образования такой оболочки является блокирование действия овицидного препарата, что приводит к снижению эффективности дегельминтизации отходов на 20-40%. Следовательно, для повышения эффективности необходимо деблокирование паразитарной основы с использованием отдельных физико-механических процессов техногенных систем. Такими могут быть, например, процессы перемешивания, транспортировки и аэробной обработки отходов, которые усилят процесс деблокирования яиц гельминтов, что обеспечит качественное растворение препарата и высокую скорость его действия.

Использование процесса аэрации должно интенсифицировать процесс овицидной инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических субстратах за счет: разрушения и частичного окисления блокирующей оболочки; восстановления газожидкостного обмена яйца гельминта с внешней средой; проникновения активных составляющих препарата внутрь яйца, вызывающих нарушение его эмбриогенеза.

Проведенный теоретический анализ составляющих процессов дегельминтизации органических отходов в техногенных системах позволяет выделить принципиальный момент в разработке нового способа комбинированного воздействия на возбудителей паразитозов: турбулизация потоков при транспортировке и аэрации отходов, обрабатываемых овицидным препаратом.

При использовании рассматриваемого комбинированного воздействия в техногенных системах процесс инактивации возбудителей паразитозов будем описывать с помощью концептуальной модели, представленной на рис. 2.

Рис. 2. Концептуальная модель инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах

Поток событий, заключающийся в попадании жизнеспособных яиц гельминтов, прошедших транзитом техногенную систему, в водоем и почву, рассмотрим как нестационарный, ординарный поток без последствия.

Тогда динамику выхода жизнеспособной паразитарной основы в объекты окружающей среды вместе с очищенными жидкими и твердыми отходами будем описывать следующими выражениями:

- скорость выхода жизнеспособных яиц гельминтов с очищенными жидкими отходами

уж

т

¿«т. I I ^и

н тр о

■ у —ЦТЖ _Ц/ж.

вх н тр о '

- скорость выхода яиц гельминтов с твердыми субстратами ДГт

ут _ _вых _ ЦГж _ Ц^т _ЦГт

— — — выд.н выдо " '

н ~1тр~ о

тр

(1)

(2)

гДе Кш и К2х определяются скоростями поступления яиц гельминтов в техногенную систему Уа и перевода их в твердый субстрат (Ж* а

также скоростями дегельминтизации жидкой и твердой фаз субстратов на стадиях: накопления (), транспортировки (И'*, И^) и обработки их жидкой (№ож) и твердой (№") фаз.

Причем скорость инактивации возбудителей паразитозов в техногенной

системе определяется эффективностью действия физико-механических, химических и биологических факторов дегельминтизации:

W„=fx(D-)-, (3)

W +Wm = UD™ ,D£ J + / (Dm .Dl )■ (4)

mp mp mp J 2l x.mp фтр' J 31 xmp фтр/ v '

W =W™+Wm=fA(Df,Df,Dж)+L,D? ,Dm ) . (5) о о о ■> \к ф О 6.0 хек •> 51 Ф О. 0 0 Х.0/ v '

Прогнозирование процесса инактивации паразитарной основы в водоеме по времени будет определяться влиянием температурного и кислородного режимов водной среды и придонного ила.

Тогда за элементарный промежуток времени dt„ силу негативного воздействия температурного и кислородного режимов в водоеме на жизнеспособность яиц гельминтов опишем, соответственно, функциями ui(Te), и2(Ти) и и3(Ои). В течение некоторого периода времени от t„ до 4+г, процесс инактивации яиц гельминтов под воздействием этих параметров выразим следующей зависимостью:

De = e]Xux{Te)u2{Tu)u2{Ou)dt. (6)

Аналогичным образом можно описать процесс инактивации паразитарной основы в почве под воздействием температурного и4(Т„) и влажностного режимов u5(HJ\

Dn = "+{u4(Tn)u5(Hn)dtn. (7)

Таким образом, барьерная роль техногенных систем в предотвращении или минимизации паразитарного загрязнения объектов окружающей среды, будет определяться условием полной инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах:

lim . VK =УЖ +Vm -W -W -»0. (8)

г—>rmn вых вых вых в п

Конкретизация концептуальной модели потребовала проведения системных исследований для нахождения соответствующих параметров

комбинированного воздействия на возбудителей паразитозов.

Исследования производили в лабораторных условиях Ростовского НИИ микробиологии и паразитологии и в производственных условиях техногенных систем г. Усть-Лабинска и Ростова-на-Дону. Было исследовано более 900 проб твердых и жидких субстратов, произведено 7 серий лабораторных экспериментов, 6 серий производственных исследований и испытаний.

В качестве средства для инактивации яиц гельминтов в жидких и твердых органических субстратах был принят препарат «Бингсти», предложений Л.В. Гримайло, Е.П. Хроменковой и P.C. Ермоловой (патент РФ № 2062752, 1996 г.). Препарат «Бингсти» - экологически безопасный субстрат, получаемый путем гомогенизации растительного сырья. Препарат показывает в водной среде высокий эффект дегельминтизации - 80-99,8%, при концентрациях 0,01-0,0001 мг/дм3.

В качестве тест-объектов выбрана культура яиц свиной аскариды, отличающаяся наибольшей устойчивостью к воздействию различного рода факторов и длительными сроками выживаемости в окружающей среде. Определение эффективности действия выбранных абиотических факторов, препарата и их комбинации заключалось в оценке деблокирования яиц гельминтов, изменения морфологических структур и гибели.

Планирование экспериментов осуществлялось в программе «ПЭСМ4ф», разработанной автором в среде Borland Delphi. Статистическая обработка экспериментальных данных производилась с помощью пакета математического анализа Statistica. Графические материалы выполнялись в редакторах Excel, Adobe PhotoShop, Corel Draw.

На первом этапе изучали влияние и взаимосвязь качественных характеристик жидких и твердых техногенных отходов на эффективность инактивации в них яиц гельминтов препаратом. Исходя из собранных данных определили диапазоны исследования качественных характеристик отходов: концентрация органических загрязнения (С„рг) - 5-Ю3 мг/дм3; pH среды - 5-9

единиц; температура (7) - 1-30°С. Интервал концентраций препарата (Q) -10"'-10"6 мг/дм3, время действия (/) - 4-120 часов. Контроль осуществляли по пробам, не подвергавшимся обработке препаратом.

Статистический анализ экспериментальных данных показал, что наиболее значимым показателем для процесса инактивации овицидным препаратом является величина органического загрязнения субстрата. Так, при уровне органического загрязнения субстрата, превышающем 150 мг/дм3, эффективность дегельминтизации снижалась на 12,5-22%, то есть действие препарата становилось недостаточно эффективным. Следовательно, прямой ввод препарата в насыщенные органикой жидкие и твердые субстраты является неэффективным и его нельзя применять без использования факторов, оптимизирующих процесс инактивации яиц гельминтов.

На втором этапе на лабораторной установке определяли оптимальные параметры деблокирования яиц аскариды путем турбулизации органических отходов аэрацией (табл. 1).

Таблица 1

Эффективность деблокирования яиц аскариды при турбулизации жидких органических отходов

Удельный Процент деблокированных яиц аскариды при времени

расход аэрации, мин.

воздуха, м3/м3 10 20 30 60

2,5 52,8 67,2 72,4 90,2

5,0 75,5 87,4 92,1 98,1

10,0 85,7 93,9 96,9 98,7

20,0 87,7 95,6 98,4 99,6

50,0 89,5 97,7 98,8 99,8

Было установлено, что оптимальные условия действия препарата в жидкой фазе отходов достигаются при уровне деблокирования яиц аскариды в 75% и значениях числа Рейнольдса (йе), превышающих величину 103. Для твердой фазы необходимый уровень деблокирования яиц аскариды составил

80%, при значениях Ле, равных 105. В контрольных опытах процент деблокированных яиц не превышал 3%.

Установленные значимые показатели деблокирования были использованы при планировании эксперимента комбинированного воздействия препарата и аэрации на тест-объекты для выбранных диапазонов изменения показателей состава жидких органических отходов. В результате была принята четырехфакторная модель с дробной репликой 2Ы в виде полинома первой степени.

Произведенный регрессионный анализ воспроизводимости опытов, значимости коэффициентов при уровне значимости в 10% позволили получить адекватную зависимость для рассматриваемого процесса:

Еж = (0,38 - 4,3* Ю"4*^, + 0,01*р# + 0,08*^в + 36,2*С0- + 1,2* 10"5 *С„р,*д„) * 100, %. (9)

Оптимизация полученной зависимости позволила получить параметры комбинированного воздействия, обеспечивающие стабильно высокую эффективность дегельминтизации жидких органических отходов: концентрация препарата: (Сд) - 10"2-10'5 мг/дм3, время действия препарата (() - 6 часов, Яе более 1,35*103, удельный расход воздуха (дв) - 5 м3/м3 (рис 3).

Рис. 3. Зависимость эффективности биоаэрационной обработки жидких отходов от величин С„р,- и д„ (рН= 7.0, С,-, = 10'2 мг/дм3,4=10 мин.)

| 17

I

С учетом данных положительного воздействия физико-механических

]

факторов на деблокирование и дегельминтизацию препаратом был ^ спланирован полный трехфакторный эксперимент биоаэрационной

обработки твердых субстратов по следующим факторам: органическая

¡< з

составляющая (Сор,-) в пределах 2,5-7,5 г/дм ; удельный расход воздуха (д„) -100-600 м3/м3; концентрация препарата (Сд) - Ю'МО"3 мг/дм3; время о биоаэрационного воздействия (?) - 4-120 часов.

Полученная в результате регрессионного анализа степенная зависимость, имеет следующий вид:

Ет = (0,583-0,01885*С^г +0,00061% + 0,9859*СЙ)* 100,%. (10) При оптимизации (10) были получены параметры биоаэрационной обработки смеси твердых субстратов, обеспечивающие полный эффект их дегельминтизации: дв - 500 м3/м3; Сб - Ю''-10'3 мг/дм3, Яе более 66,7*105, / = 8 часов (рис 4).

Рис. 4. Зависимость эффективности биоаэрационной обработки твердых субстратов от величин Сорг и дв (Сд = 0,1 мг/дм3)

На основании результатов исследований получены два патента на биоаэрационные способы инактивации жидких и твердых органических отходов (патенты РФ №2167825 и №2120421).

Лабораторные наблюдения показали, что характер губительного биоаэрационного воздействия на паразитарную основу неоднороден, и вызывает ингибирование или стимулирование эмбриогенеза яиц аскариды.

Исследования факторов инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах проводили в производственных условиях на объектах г. Усть-Лабинск Краснодарского края. Исследовались процессы накопления, транспортировки и обработки жидких и твердых органических отходов.

В начало технологической цепочки вверилась тест-культура яиц свиной аскариды в количестве 500 ед./м3. В соответствии со стандартной методикой паразитарных исследований отбирались пробы субстратов на различных стадиях (рис. 5).

Виды дегельминтизации

Рис. 5. Показатели процессов дегельминтизации жидких субстратов в техногенной системе

Было установлено, что в техногенных системах наибольший приоритет имеют процессы выделения паразитарной основы в различные виды отбросов и осадков, которые накапливают в себе около □ всего паразитарного загрязнения системы, что значительно усложняет процесс его инактивации.

Положительный вклад в процесс инактивации возбудителей паразитозов вносят процессы транспортировки и аэробной обработки,

создающие турбулентный режим движения отходов (Яе более 1,96*105) и

|

обеспечивающее механическое разрушение соответственно 19,1% и 23,7% ' тест-объектов. Поэтому эти процессы нужно максимально использовать при

биоаэрационной обработке органических отходов.

к

Точки биоаэрационной обработки жидких и твердых субстратов должны находиться только в пределах границ зоны наиболее эффективного ) действия препарата. Начало этой зоны может быть на стадии накопления, а

крайнюю границу определяют: время действия препарата и несовместимость с действием сильных окислителей при обработке отходов.

Для обеспечения полной инактивации паразитарной основы предложены технологические схемы встраивания биоаэрационного метода в техногенные системы, с точками биоаэрационной обработки на стадии: 1) накопления отходов; 2) транспортировки отходов; 3) обработки жидкой фазы отходов в аэробных условиях; 4) обработки твердой фазы отходов в аэробных условиях.

Результаты испытаний биоаэрационной технологии дегельминтизации твердых и жидких субстратов в техногенных системах г. Усть-Лабинск и Ростова-на-Дону представлены на рис. 6 и 7.

Накопление Транспорт-крюка Обработка Размещение

(Водоем)

Этапы

з

' Рис. 6. Эффективность технологических схем биоаэрационной

I технологии инактивации возбудителей паразитозов в жидких отходах

|

Полученные данные показали, что при использовании первой схемы в зоне обработки наблюдается полная потеря жизнеспособности возбудителей паразитозов в жидкой и твердой фазах органических отходов.

-1-i i i

Накопление Транспортировка Обработка Ра)мешение (Почва)

Этапы

Рис. 7. Эффективность технологических схем биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразитозов в твердых отходах

Наблюдается увеличение эффективности дегельминтизации твердого субстрата в среднем на 30 - 40%. Эффективность дегельминтизации твердой части органических отходов находилась в интервале 73,8-97,1%.

Самой эффективной и удобной для проведения биоаэрационной обработки схемой является первая, по следующим причинам: обеспечивается наилучшее перемешивание биопрепарата в потоке отходов; вся техногенная система попадает в зону действия препарата; обработку можно вести в системах различной производительности. В конструктивном плане насосная станция оснащается выделенной системой аэрации в приемном резервуаре и растворно-дозирующим блоком препарата - свидетельство на полезную модель РФ №15724.

Также в производственных условиях определено, что биоаэрационное воздействие обладает слабым бактерицидным действием по отношению к лактозоотрицательным колиформным бактериям и общему микробному числу в водной среде.

Внедрение биоаэрационной технологии дегельминтизации позволит использовать доочищенные жидкие субстраты для орошения сельскохозяйственных культур, а твердый субстрат в качестве ценного органического удобрения при условии отсутствия тяжелых металлов.

Разработана экосистемная модель защиты водных и почвенных ресурсов урбоареалов от паразитарного загрязнения и произведена эколого-экономическая оценка эффективности применения биоаэрационных способов дегельминтизации жидкой и твердой частей отходов техногенных систем.

Учет влияния биотических и абиотических факторов дегельминтизации в техногенных и природных объектах в экосистемной модели позволяет производить оптимизацию технологических режимов биоаэрационной обработки жидких и твердых отходов.

Сравнивая эколого-экономические показатели эффективности биоаэрационных и термических способов дегельминтизации, установили, что первые, при отсутствии негативных экологических последствий, дают выигрыш по себестоимости обработки 1 м3: жидких отходов - в 5000 раз, твердого субстрата - в 1500 раз.

Экологический эффект от внедрения биоаэрационной технологии дегельминтизации состоит в предотвращении паразитарного загрязнения водных и почвенных объектов урбоареалов. Расчет предотвращенного экологического ущерба окружающей среде произведен по стандартной методике, для г. Усть-Лабинск (в ценах 2002 года) составил: по водным ресурсам - 285500 рублей в год, по земельным ресурсам - 397500 рублей в год.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выявлены проблемные ареалы образования и распространения возбудителей паразитозов в окружающей среде и разработана концептуальная схема их инактивации на базе прерывания их жизненного цикла;

2. Теоретически обоснована необходимость использования сопутствующих факторов инактивации и особенностей эмбриогенеза яиц гельминтов для оптимизации процесса дегельминтизации овицидным препаратом в жидких и твердых органических субстратах;

3. Определены оптимальные параметры высокоэффективных и экологически безопасных биоаэрационных способов инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах (96,199,9%). На предлагаемые способы получены патенты РФ;

4. Определены классификационные признаки инактивации яиц гельминтов в техногенных системах, исходя из особенностей транспортировки и обработки жидких и твердых отходов;

5. Предложена экосистемная модель процесса инактивации возбудителей паразитозов, позволяющая производить компьютерный технологический анализ выбора оптимального варианта локализации и инактивации паразитарного загрязнения в урбоареалах;

6. Определены и экологически обоснованы принципиальные моменты внедрения метода комбинированного воздействия препарата и аэрации на паразитарную основу в техногенных системах, на стадиях накопления, транспортирования и обработки отходов;

7. На основе результатов производственных исследований и испытаний разработаны и внедрены в практику биоаэрационные способы защиты от возбудителей паразитозов водных и почвенных ресурсов урбоареалов;

8. Эколого-экономическая оценка предложенных биоаэрационных способов показала, что за счет предотвращенного ущерба водным и почвенным ресурсам окружающей среды, суммарный экономический эффект их внедрения в г. Усть-Лабинск составит 683 тысячи рублей в год.

4. СПИСОК ОСНОВНЫХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. Шевцов Д.А. Проблема эффективной дегельминтизации хозяйственно-бытовых сточных вод / Материалы 3-й Международной научно-практической студенческой конференции/ Рост.экон.гос.акад. - Ростов н/Д, 1997. - С. 112.

2. Патент №2120421 РФ МКИ С 02 Fl 1/00. Способ дегельминтизации осадков сточных вод / Л.А.Долженко, Д.А.Шевцов, Н.С.Серпокрылов, Л.В.Гримайло, Е.П.Хроменкова, Н.И.Калмыков (РФ). - Заявл. 20.11.97; Опубл. 20.10.1998, Бюл. №19. - 8 с. (автор - 35%).

3. Долженко Л.А., Шевцов Д.А., Каренина A.C. Анализ методов обеззараживания очищенных сточных вод/ Международная научно-практическая конференция «Строительство-98»% Тезисы докладов. — Ростов н/Д: Рост.гос.строит.ун-т, 1998. - С. 142 (автор - 35%).

4. Шевцов Д.А., Долженко Л.А., Хроменкова Е.П., Гримайло Л.В. Обоснование выбора схем дегельминтизации городских сточных вод//Строительство - 99. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т. 1999. - С. 12 (автор - 50%).

5. Долженко Л.А., Шевцов Д.А. Разработка биоаэрационной технологии дегельминтизации городских сточных вод// Безопасность, экология и энергосбережение. - Ростов н/Д: Рост. гос. Северо-Кавказский научный центр высшей школы, 1999. - С.128-129 (автор - 50%).

6. Свидетельство на полезную модель №15724 МКИ С 02 F3/02. Канализационная насосная станция/ Л.А.Долженко, Н.С.Серпокрылов, Е.В.Вильсон, А.С.Карепина, Д.А.Шевцов, Л.В.Еремина, О.А.Арцишевская (РФ). - Заявл. 17.04.2000; Опубл. 10.11.2000, Бюл. №31. - 6 с. (автор - 35%).

7. Патент №2167825 РФ МКИ С 02 F1/50. Способ дегельминтизации хозяйственно-бытовых сточных вод/ Д.А.Шевцов, Л.А.Долженко, Н.С.Серпокрылов, Л.В.Гримайло, Е.П. Хроменкова (РФ). - Заявл. 21.12.99; Опубл. 27.05.2001, Бюл. №15. - 8 с. (автор - 40%).

8. Долженко Л.А., Серпокрылов Н.С., Шевцов Д.А. Технические решения санитарно-гигиенических проблем безопасности жизнедеятельности // Безопасность жизнедеятельности, XXI век: Материалы Международного научного симпозиума. - Волгоград, 2001. - С. 38-41 (автор - 35%).

24 ~\\?0С ^ 113 0 6

9. Гримайло Л.В., Хроменкова Е.П., Шевцов Д.А. Эколого-экономическая оценка применения биоаэрационного способа дегельминтизации в системе водоотведения города // Строительство-2002. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002. - С. 58-59 (автор - 50%).

Ю.Серпокрылов Н.С., Долженко Л.А., Хроменкова Е.П., Шевцов Д.А. Инактивация возбудителей паразитозов биоаэрационным способом // Строительство-2003. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2003. - С. 149-150 (автор - 30%).

5. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Л^, М^вых, Л*«« — количества яиц гельминтов, поступающих в техногенную систему и сбрасываемых в объекты окружающей среды вместе жидкими и твердыми отходами;

лс ^ж лс Ж ^К лЯС лс лп

I хк> ' хн> * ф.тр> I фтру * х.тр) ' хтр9 * фо1 ' х т ' б.<у> * ф.оу * хо> ' 6о ~~

временной интервал действия факторов физико-механической, химической и биологической инактивации паразитарной основы в техногенной системе;

В*х.и> В*ф.тр> В*х.тр> 1Уф.тр, 1У"хтр, &*фо, Е^бо, хо, В*фо, -О™6а хо~

эффективности инактивации возбудителей паразитозов под действием разного рода факторов в ходе накопления, транспортировки и обработки жидкой и твердой фаз отходов, %;

Л^выдн, 1Уж.ыда^Жвыд.а - эффективность и скорость выделения жизнеспособных яиц гельминтов из жидкой фазы отходов в твердую на стадиях накопления и обработки;

И» й""тр> Я^тр, Я^о, 1Г0 - скорости инактивации жизнеспособных яиц гельминтов в жидкой и твердой фазах отходов на стадиях накопления, транспортировки и обработки;

Д, - эффективности инактивации под действием естественных факторов в почвенных и водных объектах, %.

ЛР 020818 от 13.01.99. Подписано в печать 2.06.03. Формат 60 х 84/16. Ризограф. Бумага писчая. Уч.- изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 108. Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета 344022, г. Ростов-на-Дону, 22, ул. Социалистическая, 162

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шевцов, Дмитрий Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОТ ПАРАЗИТАРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

1.1. Характеристики проблемных ареалов образования и распространения возбудителей паразитозов в окружающей среде

1.2. Анализ влияния природных факторов на процесс инактивации возбудителей паразитозов в окружающей среде

1.3. Оценка инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов

1.3.1. Сооружения механической очистки

1.3.2. Сооружения биологической очистки

1.3.3. Сооружения по обеззараживанию

1.4. Анализ специальных методов инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах

1.4.1. Физические методы

1.4.2. Химические методы

1.4.3. Биологические методы 42 Выводы по главе

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ БИОАЭРАЦИОННОГО МЕТОДА ДЕГЕЛЬМИНТИЗАЦИИ

2.1. Экология развития возбудителей паразитозов в техногенных системах

2.2. Теоретическое описание особенностей пребывания возбудителей паразитозов в органических субстратах

2.3. Механизмы инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах

2.4. Концептуальная модель инактивации паразитарного загрязнения в урбоареалах

Выводы по главе

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Объекты исследований

3.1.1. Описание лабораторных установок

3.1.2. Объекты производственных исследований

3.2. Характеристика используемого препарата и тест-объектов

3.3. Методики исследований

3.3.1. Методики проведения лабораторных экспериментов

3.3.2. Методики проведения производственных исследований

3.4. Статистическая обработка результатов исследований 96 Выводы по главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯНИЮ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНАКТИВАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ПАРАЗИТОЗОВ В ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДАХ

4.1. Исследование влияния качественных характеристик жидких и твердых отходов на процесс их дегельминтизации препаратом

4.1.1. Определение диапазонов изменения качественных характеристик загрязнения жидких коммунальных отходов

4.1.2. Исследование пределов эффективного применения препарата в жидких коммунальных отходах

4.2. Исследование влияния аэрации на возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах

4.3. Исследования биоаэрационного метода дегельминтизации жидких и твердых отходов

4.3.1. Исследования биоаэрационного способа инактивации яиц гельминтов в жидких отходах

4.3.2. Исследования биоаэрационного способа инактивации яиц гельминтов в твердых отходах

4.3.3. Характеристики биоаэрационной инактивации возбудителей паразитозов

4.4. Определение микробиологических характеристик биоаэрационного воздействия в водной среде

Выводы по главе

5. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ БИОАЭРАЦИОННОЙ | ТЕХНОЛОГИИ ДЕГЕЛЬМИНТИЗАЦИИ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМ

5.1. Исследование фоновых показателей инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах

5.2. Выбор технологических схем инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах

5.3. Конструктивные особенности сооружений, используемых для биоаэрационной инактивации возбудителей паразитозов

5.4. Испытания биоаэрационной технологии дегельминтизации жидких и твердых отходов

Выводы по главе

6. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ПАРАЗИТАРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

6.1. Моделирование инактивации возбудителей паразитозов с учетом биотических и абиотических факторов

6.2. Эколого-экономическое обоснование биоаэрационного метода инактивации возбудителей паразитозов

Выводы по главе

Введение Диссертация по биологии, на тему "Экологический анализ и регулирование инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах"

Проблема паразитарного загрязнения окружающей среды актуальна не только для России, но и для ряда развитых стран. Размещение отходов техногенных систем в окружающей среде приносит, помимо физических и химических компонентов, огромное количество жизнеспособных возбудителей паразитарных заболеваний. С каждым кубометром недегельминтизирован-ных жидких и твердых отходов в окружающую среду попадает от сотни до нескольких миллионов жизнеспособных яиц гельминтов.

Высокая устойчивость экологического цикла возбудителей паразитозов способствует накоплению их в водных и почвенных объектах, что приводит к заражению пищевых цепей человека, животных и птиц. Последнее обстоятельство непременно влечет за собой обострение эпидемиологической ситуации на всей территории урбанизированной среды.

В связи с увеличением уровня паразитарного загрязнения водных и почвенных объектов органы санитарно-эпидемиологического контроля установили жесткие нормативы по сбросу в окружающую среду жизнеспособных яиц гельминтов с отходами предприятий жилого, промышленного и сельскохозяйственных комплексов. В соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.573-96 природоохранные системы должны обеспечить полную дегельминтизацию жидких и твердых отходов, размещаемых в окружающей среде.

Применение традиционных методов обеззараживания отходов не обеспечивает необходимую эффективность инактивации возбудителей паразитозов. Использование специальных методов в большинстве случаев экономически нерентабельно и экологически небезопасно. В результате прошедшие полный цикл технологической обработки жидкие и твердые отходы являются эпидемиологически опасными субстратами, и не могут быть использованы в качестве удобрений. Поэтому экологический анализ и регулирование инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, в первую очередь, необходимо производить в местах их сосредоточения - техногенных системах.

Представленная проблема требует создания новых экологически безопасных технологий инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых отходах, которые позволят создать мощный техногенный барьер в биоцикле гельминтов и обеспечить охрану водных и почвенных ресурсов урбоа-реалов от паразитарного загрязнения.

Данная работа выполнялась в рамках Государственной программы «Архитектура и строительство» по госбюджетной теме «Совершенствование процессов очистки природных и сточных вод Южного региона с учетом экологических требований» (номер Государственной регистрации 01.9.40001739).

В области санитарной безопасности и обеззараживания различных видов отходов от яиц гельминтов известны работы H.A. Скрябина, В.А. Догеля, З.Ф. Васильковой, М.А. Козловой, H.A. Романенко, Н.И. Хижняка, В.Я. Кебиной, Л.Б. Доливо-Добровольского, Р.Я. Аграноник, Д.И. Панасюка, Х.Х. Сохрокова, А. Хайдарова, К. Tarwid, J.D. Smyth, Н. Lysek, U. Rosenberg, B.D. Haus. Однако большинство из этих работ имеют санитарно-эпидемиологическую, а не техническую направленность, что ограничивает их практическое использование.

Диссертационная работа посвящена выявлению проблемных ареалов образования и распространения возбудителей паразитозов и разработке мероприятий по их инактивации в техногенных системах, что позволит: предотвратить паразитарное загрязнение водных и почвенных объектов окружающей среды и утилизировать полностью дегельминтизированные жидкие и твердые отходы в качестве органоминеральных удобрений в сельском хозяйстве.

Область исследования: прикладная экология - исследование особенностей эмбриогенеза и инактивации паразитарного загрязнения в техногенных системах для предотвращения обсеменения водных и почвенных ресурсов урбоареалов.

Объектом исследования являлись техногенные системы урбоареалов, загрязняющие водные и почвенные ресурсы окружающей среды возбудителями паразитозов.

Предмет исследования - состояние и регулирование биологического цикла возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов.

Цель и задачи работы - анализ и обоснование путей оптимизации процесса инактивации паразитозов под действием биотических и абиотических факторов в твердых и жидких отходах техногенных систем.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• выявление проблемных ареалов образования и распространения возбудителей паразитозов и разработка концептуальной схемы их инактивации;

• теоретическое описание особенностей перемещения и инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах урбоареалов;

• обоснование классификационных признаков инактивации яиц гельминтов в твердой и жидкой фазах органических отходов;

• теоретико-экспериментальная оценка и оптимизация процесса инактивации возбудителей паразитозов при комбинированном воздействии абиотических и биотических факторов;

• разработка и внедрение биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразитозов в природоохранные системы урбоареалов.

Основная идея работы. Предотвращение паразитарного загрязнения водных и почвенных объектов урбоареалов за счет вывода в них полностью дегельминтизированных жидких и твердых отходов.

Методы исследования. Основными методами исследования являлись: системный анализ процессов дегельминтизации в техногенных системах, имитационное моделирование процессов инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, активное планирование экспериментов с использованием стандартных методик санитарной паразитологии, статистическая обработка экспериментальных данных и математическое описание процессов инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых отходах.

Научная новизна работы:

• предложена имитационная модель взаимодействия процесса дегельминтизации жидкой и твердой частей органических отходов с водными и почвенными объектами окружающей среды;

• получены зависимости эффективности инактивации возбудителей пара-зитозов препаратом «Бингсти» от концентрации органических загрязнений и гидродинамических характеристик движения жидких и твердых отходов в техногенных системах;

• установлены показатели позитивного и негативного воздействий биотических и абиотических факторов техногенных систем на возбудителей па-разигозов и учтены особенности процессов блокирования и деблокирования яиц гельминтов в органических отходах;

• установлено слабое бактерицидное действие биоаэрационной обработки на индикаторные колиформные организмы в водной среде (бактерицидный эффект 10-15%).

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично автором состоят:

• в установлении степени вклада стадий накопления, транспортировки и обработки жидких и твердых отходов в процесс инактивации возбудителей паразитозов;

• в экспериментальном обосновании оптимальных параметров комбинированного воздействия препарата «Бингсти» и аэрации на возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах;

• в математическом описании закономерностей процессов биоаэрационной инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах;

• в эколого-экономической оценке реализации биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразитозов в техногенных системах.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена использованием стандартных методик паразитологических исследований и определения показателей качества твердых и жидких субстратов, выполнением планирования экспериментов в программе ПЭСМ4ф, математической формализацией результатов большого массива опытов с помощью пакета статистического анализа Statistica (StatSoft Inc.), сходимостью данных теоретических исследований с результатами экспериментов (относительная погрешность ±11%, при доверительной вероятности 0,95).

Практическая значимость работы:

• разработана экологически обоснованная, ресурсосберегающая, высокоэффективная биоаэрационная технология инактивации возбудителей парази-тозов в техногенных системах урбоареалов;

• обоснованы точки ввода и технические решения по биоаэрационной обработке в ходе процессов накопления, транспортировки и обработки органических отходов;

• на базе производственных испытаний биоаэрационной технологии инактивации возбудителей паразипгозов разработаны рекомендации по реконструкции техногенных систем г. Усть-Лабинск, являющихся источниками паразитарного загрязнения окружающей среды; экономический эффект от внедрения составил 683 тыс. руб./год (2002 г.);

• составлены рекомендации для внедрения биоаэрационной технологии в техногенные системы, являющиеся источниками паразитарного загрязнения окружающей среды, при учете количественных и гидравлических параметров;

• получены два патента РФ на способы инактивации возбудителей пара-зитозов в жидкой и твердой фазах органических отходов, свидетельство на полезную модель элемента природоохранной техногенной системы.

Реализация результатов работы. Рекомендации по интенсификации дегельминтизации жидких и твердых органических субстратов с применением растительного препарата реализованы в ряде проектов строительства и реконструкции систем коммунального хозяйства Ростовской области и Краснодарского края, используются в деятельности природоохранных органов Ростовской области и учебном процессе РГСУ.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

• модель взаимодействия процессов дегельминтизации органических отходов с водными и почвенными объектами окружающей среды базируется на концептуальной схеме инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, включающей этапы накопления, транспортировки и обработки жидких и твердых отходов;

• параметрически процессы дегельминтизации отходов на основных этапах характеризуются: их качественными характеристиками, временем накопления, характером движения потоков, величинами физико-механического, биологического и химического воздействий на возбудителей паразитозов;

• эффективность инактивации возбудителей паразитозов препаратом в жидких и твердых отходах определяется величинами органического загрязнения, рН, удельного расхода воздуха и концентрации препарата;

• процесс блокирования яиц гельминтов характеризуется величиной органической составляющей отходов и временем накопления, а процесс деблокирования - характером движения потоков отходов и воздействием физико-механических факторов;

• действие биоаэрационной обработки не нарушает естественного хода биологической обработки жидких и твердых отходов техногенных систем.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на: международных научно-практических конференциях института инженерно-экологических систем РГСУ (г. Росгов-на-Дону, 19972003 гг.); международных конференциях молодых специалистов Ростовской экономической академии (г. Ростов-на-Дону, 1997-2000 гг.).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 17 печатных работах, в том числе двух патентах РФ на изобретения №2120421, №2167825 и одном свидетельстве на полезную модель №15724.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 174 наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 234 страницы, из них 178 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков, 17 таблиц, 7 приложений на 30 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Шевцов, Дмитрий Алексеевич

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6

1. Разработана имитационная модель процессов инактивации возбудителей паразитозов в урбоареалах, позволяющая производить системный анализ для выбора оптимального варианта локализации и деактивации паразитарного загрязнения в техногенной системе.

2. Сравнение эксплуатационных показателей высокоэффективных способов инактивации возбудителей паразитозов показало, что при эффективности не менее 96,8%, биоаэрационные способы без нанесения вреда окружающей среде в среднем позволяют снизить себестоимости обработки жидких и твердых отходов, соответственно в 600 и 180 раз.

3. Эколого-экономическая оценка применения биоаэрационной технологии дегельминтизации на примере системы коммунального хозяйства г. Устъ-Лабинск показала, что за счет предотвращенного ущерба водным и земельным ресурсам суммарный экономический эффект составит 683 тысячи рублей в год (2002 год).

1. Выявлены проблемные ареалы образования и распространения возбудителей паразитозов в окружающей среде и разработана концептуальная схема их инактивации на базе прерывания их жизненного цикла;

2. Теоретически обоснована необходимость использования сопутствующих факторов инактивации и особенностей эмбриогенеза яиц гельминтов для оптимизации процесса дегельминтизации овицидным препаратом в жидких и твердых органических субстратах;

3. Определены оптимальные параметры высокоэффективных и экоI логически безопасных биоаэрационных способов инактивации возбудителей паразитозов в жидких и твердых органических отходах (96,1-99,9%). На предлагаемые способы получены патенты РФ;

4. Определены классификационные признаки инактивации яиц гельминтов в техногенных системах, исходя из особенностей транспортировки и обработки жидких и твердых отходов;

5. Предложена экосистемная модель процесса инактивации возбудителей паразитозов, позволяющая производить компьютерный технологический анализ выбора оптимального варианта локализации и инактивации паразитарного загрязнения в урбоареалах;

6. Определены и экологически обоснованы принципиальные моменты внедрения метода комбинированного воздействия препарата и аэрации на возбудителей паразитозов в техногенных системах, на стадиях накопления, транспортирования и обработки отходов;

7. На основе результатов производственных исследований и испытаний разработаны и внедрены в практику биоаэрационные способы защиты от возбудителей паразитозов водных и почвенных ресурсов урбоареалов;

8. Эколого-экономическая оценка предложенных биоаэрационных способов показала, что за счет предотвращенного ущерба водным и почвенным ресурсам окружающей среды, суммарный экономический эффект их внедрения в г. Усгь-Лабинск составит 683 тысячи рублей в год.